Технология проектирования индивидуальных образовательных траекторий в рамках научно-исследовательской практики обучающихся

Полный текст

Постановка проблемы. Концепция персонализированного обучения (Personalized Learning, PL) является одной из основных целей системы образования. Одна из первых работ принадлежит Джону Дьюи, который в начале ХХ века отстаивал идею об ученико-центричной парадигме. Позднее данная концепция начала обретать контуры, так как стали проводиться реформы, осуждающие стандартизированный подход к системе образования, подразумевающий внедрение дифференцированных методов обучения. Например, трактовка PL, предложенная Фредом Келлером в 1968 г., основанная на обучении в произвольном темпе (self-pacing), мастерском обучении (mastery-learning), когда учащийся не может перейти на следующий этап, не достигнув совершенства на предыдущем, и обучение в малых тьюторских группах, является примером ранних образовательных инициатив в этой области. Несмотря на то, что прототипы PL можно найти в различных практических областях (инклюзивное и специальное образование, образовательные технологии), истоки его истинного происхождения остаются едва ли уловимыми в масштабе мировой системы обучения [1]. Одно из последних масштабных исследований, проводившихся в этой области, принадлежит американским ученым из Университета Канзаса [1]. Они собрали и систематизировали более 70 международных эмпирических работ, связанных с реализацией персонализированного обучения в образовательном процессе. Хронологические рамки исследования охватывают период с 2006 по 2019 г. В результате анализа ученые выявили две доминантные темы исследований PL: 1) технологии как когнитивные инструменты (виртуальная реальность, дополненная реальность, компьютерные игры, система управления обучением, роботизация); 2) компоненты PL, влияющие на эффективность учебного процесса (образовательная среда, уровни PL, образовательные результаты, модели обучения, оценка). В основу настоящего исследования были положены концепция персонализированного обучения и применение информационных технологий. Целью описываемой работы стала разработка практико-ориентированной программы дополнительного образования школьников «Инфохимия» как подготовки к одноименной ОП бакалавриата. Инфохимия - новая экспериментальная область науки, находящаяся на стыке таких дисциплин, как химия, биология, физика, математика, биотехнология и IT, изучающая создание, хранение и обработку информации на молекулярном уровне, адаптивные биоматериалы и другие аспекты химических и биологических систем. В 2021 г. в Университете ИТМО запускается бакалаврская программа «Инфохимия», направленная на подготовку специалистов с междисциплинарным пониманием сложных систем в области химии и биологии, способных решать задачи персонализированной медицины и питания на новом уровне сбора и анализа больших данных. Целевой аудиторией программы являются школьники 10-11 классов Санкт-Петербурга, обладающие хорошими знаниями в области химии, биологии и информатики, интересующиеся экспериментальными исследованиями, и способные к самостоятельному изучению материала. Бизнес-целью программы стало формирование ядерной аудитории профильных абитуриентов. Образовательная цель - освоение участниками программы компетенций научного сотрудника высокотехнологичного научно-исследовательского центра. А в качестве учебной цели было поставлено развитие навыков, необходимых для успешного прохождения всех этапов научного исследования. Методы исследования. Процесс разработки программы включал следующие этапы: 1) брифинг с заказчиком; 2) изучение контекста; 3) построение гипотезы и ее проверка; 4) апробация элементов программы; 5) проектирование образовательного опыта обучающихся; 6) защита проекта. На этапе брифинга были определены общие ориентиры и контуры программы, представляющие собой учебный трек, продолжительностью пять недель, в рамках которого школьники получают теоретические знания, отрабатывают их в лабораторных условиях, выполняют индивидуальный проект под руководством ученых научно-образовательного центра и защищают его перед наставниками. Основополагающими принципами программы, обеспечивающими ее эффективность, были обозначены самообучение, поиск научной литературы, модель «образование через науку» (Science Education) [2; 3], ориентация на digital-коммуникации [4] и действия в условиях неопределенности. Эффективность данных подходов была изучена проектировщиками программы и подтверждена результатами найденных научных исследований. В ходе исследования был изучен опыт различных ведущих университетов мира в этой области. Результаты и обсуждение. В рамках блока цифровой грамотности и самостоятельного поиска информации следует выделить исследования ученых Тюбингенского университета (University of Tuebingen) [5], которые изучали связь между стратегиями поиска информации в Интернете и баллами, которые получают студенты. Они провели границу между глубоким и поверхностным обучением, разработали классификацию стратегий поиска данных в Сети и сопоставили ее с традиционным поведением пользователя в цифровом пространстве. Многофакторный анализ с использованием двухэтапного онлайн-опроса студентов старших курсов показал, что использование передовых онлайн-стратегий поиска информации является значительным и надежным показателем высоких баллов, чем поверхностный способ интернет-серфинга. Исследователи Университетского колледжа Дублина (University College Dublin) [6] проанализировали поведенческие паттерны студентов в Интернете, обучающихся по направлению «Биология». Они провели сравнительный анализ поиска информации первокурсником и выпускником. В своем исследовании ученые также рассмотрели степень осведомленности студентов о различных источниках информации для написания курсовой работы, их умение использовать электронные научные базы данных, проанализировали процесс посещения университетской библиотеки. Также следует выделить опыт ученых Греческого открытого университета (Hellenic Open University) [7], которые также доказали полезность навыка грамотно и быстро искать информацию в Сети для учебной деятельности студента. Примерами эффективного применения модели Science Education являются исследования Иллинойсского университета в Урбане-Шампейне (University of Illinois at Urbana-Champaign, UIUC) [8]. В нем участвовали ученики восьмых классов, которые применяли глубинные и поверхностные подходы обучения во время лабораторных занятий по химии. По результатам наблюдений были выявлены пять параметров оценки: генеративное мышление, характер объяснений, постановка вопросов, метакогнитивная деятельность и подход к задачам. По словам авторов статьи, когда студенты использовали глубинный подход, они давали более сложные объяснения через личный опыт, которые описывали механизмы и причинно-следственные связи. При общении с преподавателями они задавали вопросы, в которых основное внимание уделялось объяснению причин, прогнозам или устранению расхождений в знаниях. Студенты, применявшие поверхностный подход в обучении, давали объяснения в виде переформулированного вопроса, ссылались только на то, что было видно и очевидно. Их вопросы, адресованные преподавателям, касались более базовой фактической информации. Самообучение, хьютагогика или эвтагогика трактуется как стремление к самостоятельному поиску информации, открытиям и выводам. В англоязычных статьях данное понятие употребляется как self-determined, self-directed, self-initiated education. Отметим, что одним их принципов самообучения является персонализация. В качестве доказательной базы по результативному применению данного подхода является исследования ученых Бостонского колледжа (Boston College) [9] и Ольденбургского университета (University of Oldenburg) [10], в которых изучался опыт людей, получивших домашнее образование и окончивших только Junior High School. Многие респонденты утверждали, что самообучение дает много свободы и развивает способности к самомотивации, самостоятельности, личной ответственности и постоянному стремлению учиться новому (lifelong learning). Ученые Халлского университета (The Graduate School, University of Hull) [11] рассматривали эффективность различных форматов digital-коммуникации и творчества, которые могут предложить социальные сети (YouTube, Facebook, Prezi, Skype) для повышения эффективности обучения. Идея данного исследования заключалась в том, чтобы позволить учащемуся иметь высокую степень самостоятельности и индивидуализации в мультимедийной среде обучения. Исследование ученых Мельбурнского университета (University of Melbourne) [12] также продемонстрировало, что мобильное обучение положительно влияет на рефлексивную практику, групповую работу, сбор, обмен данными и ресурсами между студентами. А профессора Будапештского университета [10] доказали, что контент, генерируемый учениками, способствует развитию навыков самообучения. Результаты показали, что активное использование социальных сетей, как канала для поиска информации, публикации контента, развивает когнитивные и метакогнитивные навыки, тогда как пассивное использование материала (потребление контента) менее эффективно влияет на развитие данных способностей. Исследователи Университета штата Алабама в Бирмингеме (University of Alabama at Birmingham) [13] экспериментально установили, что ключевой компетенцией современного медика является умение действовать в условиях неопределенности. По словам авторов статьи, ценовая конкуренция и другие аспекты меняющейся среды здравоохранения являются угрозой для академических медицинских центров (AМC) США и заставляют их пересматривать свои образовательные и исследовательские задачи. Ученые выяснили, что двумя наиболее важными компетенциями является способность реагировать в условиях неопределенности и грамотное оказание медицинской помощи, то есть умение правильно поставить диагноз и выбрать наиболее подходящий метод лечения. На этапе исследования контекста были выявлены три формата довузовской подготовки абитуриентов: летний лагерь или школа, научный кружок и учебная практика. Данный опыт проведения научной практики был обнаружен в российских вузах (факультет довузовской подготовки НИУ ВШЭ, летняя школа «Твой город - цифровой» Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого, вечерняя физико-математической школа МГТУ имени Н.Э. Баумана и др.) и зарубежных университетах (Stanford University Mathematics Camp, Harvard University Summer School (Pre-College Program), Stanford University Science Circle, Science for Youth Intensive Program (College of Chemistry, University of Berkeley)). Следует подчеркнуть, что ни одна программа дополнительного образования в области химии университетов России не предлагает формат иммерсивного обучения как в Университете ИТМО, где погружение школьника в научно-образовательную среду осуществляется посредством проведения экспериментов в лабораториях с использованием высокотехнологического оборудования под руководством ведущих ученых. Разработчиками программы также были проведены глубинные интервью [14] с предыдущими выпускниками программы, в ходе которых были выявлены научные достижения школьников, а также трудности, с которыми им пришлось стукнуться. Среди них можно выделить: затруднения, связанные с поиском и чтением научной литературы на английском языке, несоответствие уровня школьных знаний, знаниям, предъявляемым в рамках научно-исследовательской практики, неструктурированность учебного материала и неудобная коммуникация с наставниками через электронную почту. На основе достаточного объема данных, собранных в ходе аналитического исследования, была осуществлена разработка концепции. Она была сформулирована как полноценное погружение в научно-образовательную среду, где проходят исследования на стыке химии, биологии и информатики в лаборатории с высокотехнологичным оборудованием под руководством наставников. Концепция предполагает индивидуальный трек обучения, поддерживающие мероприятия и участие в реальном научно-исследовательском проекте. В образовательные траектории учащегося были включены разнообразные уровни персонализации: 1) форматы работы в проекте: индивидуальный, в паре или групповой; 2) роли сотрудников научно-образовательного центра: ученый-наставник, научный коммуникатор; 3) скорость прохождения образовательной программы: выполнение заданий раньше установленных сроков, движение школьника в темпе всей группы и получение дополнительной помощи у наставника; 4) учебный материал: представление контента в виде лекций ИТМО, онлайн-курсов MOOCs или в формате научной литературы); 5) формат защиты научного проекта: в виде презентации, написания научной статьи или выступления на конференции. Заключение. В качестве критериев успешности программы дополнительного образования «Инфохимия» Университета ИТМО было определено следующее: 1) 50 % выпускников программы становятся студентами образовательной программы бакалавриата «Инфохимия»; 2) 75 % выпускников программы участвуют в научно-практических конференциях или становятся авторами публикаций с результатами научно-исследовательской работы программы; 3) 100 % участников программы становятся выпускниками, представив и защитив результаты научно-исследовательской работы на внутренней конференции НОЦ. Дополнительными критериями также являются знания в области основных научных баз данных, которые используют ученые в повседневной работе, и умения школьников выстраивать персонализированные образовательные траектории, определяя цели и средства их достижения. В заключение следует отметить, что сегодня умения работать с различными видами информации с помощью средств информационных и коммуникационных технологий [15], планировать и организовывать собственную научную деятельность, оценивать достигнутые результаты, являются критически важными для современного молодого ученого.

Об авторах

Елизавета Андреевна Осиповская

Онлайн-университет Skillbox

Автор, ответственный за переписку.
Email: e.osipovskaya@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-4192-511X

кандидат филологических наук, лектор

Российская Федерация, 121205, Москва, Ленинский пр-кт, д. 6, стр. 20

Николай Гурьевич Пшеничный

Университет ИТМО

Email: psh@itmo.ru
ORCID iD: 0000-0001-6423-9078

начальник отдела по профессиональной ориентации и работе с талантами

Российская Федерация, 197101, Санкт-Петербург, Кронверкский пр-кт, д. 49А

Марина Викторовна Харахордина

Онлайн-университет Skillbox

Email: marina.kharakhordina@skillbox.ru
ORCID iD: 0000-0002-0935-5858

руководитель методического отдела

Российская Федерация, 121205, Москва, Ленинский пр-кт, д. 6, стр. 20

Список литературы