Цифровые образовательные ресурсы для современного учителя: естественнонаучное образование школьников в увлекательном формате

УДК 372.85 ББК 74.262.0

ЦИФРОВЫЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ РЕСУРСЫ ДЛЯ СОВРЕМЕННОГО УЧИТЕЛЯ: ЕСТЕСТВЕННОНАУЧНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ ШКОЛЬНИКОВ В УВЛЕКАТЕЛЬНОМ ФОРМАТЕ

I Е.Н. Соболева, И.А. Вальдман

Аннотация. Статья посвящена проблематике популяризации высоких технологий и профориентации школьников в области естественнонаучного образования с использованием электронного образования и дистанционных образовательных технологий. Особый акцент в статье делается на профессиональное развитие педагога естественнонаучного профиля, повышение его профессиональной компетентности по использованию в педагогической деятельности цифровых образовательных ресурсов и информационных технологий. На примере проекта «Стемфорд» по естественнонаучному образованию и основам нано-технологий раскрываются возможности организации образовательного процесса с использованием современного образовательного контента, созданного представителями российской науки и высокотехнологичного бизнеса.

288

Ключевые слова: цифровые образовательные ресурсы, электронное обучение, информационно-коммуникационные технологии, профориентация, популяризация науки, профессиональное развитие педагога.

DIGITAL EDUCATIONAL RESOURCES FOR MODERN TEACHER: SCIENCE EDUCATION OF SCHOOL STUDENTS IN FASCINATING FORM

I E.N. Soboleva, I.A. Valdman

Abstract. This article is devoted to the popularization of high technology and career guidance of school students in science education using e-Learn-ing and distance education technologies. Special emphasis is given to teacher professional development in the area of natural sciences, enhancing his professional competence in application of digital educational resources and information technology in pedagogical activity. The project "Stamford" formed on science education and basics of nanotechnology reveals the oppor-

tunity of organizing the educational process with the use of modern educational content created by representatives of Russian science and high technology business.

Keywords: digital educational resources, e-Learning, information and communication technologies, career guidance, science popularization, teacher professional development.

Происходящие изменения в обществе, связанные с увеличением объемов и источников информации, появлением новых способов коммуникации между людьми, развитием высоких технологий, существенным образом трансформируют образовательную среду и меняют деятельность школы.

Современная образовательная среда, в которой дети получают знания, различные навыки и социальный опыт, формируется не только формальными образовательными институтами. Наряду со школами, техникумами, вузами, учреждениями дополнительного образования все более активными участниками открытого образовательного пространства становятся самые разные структуры и организации — бизнес, фонды, детские индустрии, некоммерческие и негосударственные организации. Поэтому для школы крайне важно быть по-настоящему открытой системой, способной устанавливать партнерские связи с самыми разными образовательными площадками, используя их ресурсы и возможности для построения эффективного и продуктивного учебного процесса.

В этих условиях существенным образом меняется деятельность учителя. Функции педагога как единственного хранителя и транслятора знаний уходят в прошлое. Главной ролью становится роль организатора

образовательного процесса, помощника и консультанта по выстраиванию образовательных маршрутов своих учеников. Для ее реализации учителю необходимо обладать рядом профессиональных компетенций, которые позволят ему решать следующие педагогические задачи:

• формирование мотивации учащихся к обучению, объяснение им, как получаемые в школе знания применяются в различных сферах человеческой деятельности;

• проведение отбора содержания образования по преподаваемому предмету с использованием разнообразных источников информации — традиционных учебных (учебники, учебные материалы и т.п.) и нетрадиционных, которые присутствуют во внешней среде;

• выбор образовательных технологий (метод проектов, учебное исследование, смешанное обучение, электронное обучение и др.), направленных в соответствии с требованиями федеральных государственных образовательных стандартов (ФГОС) на формирование предметных, метапредметных и личностных результатов;

• использование разнообразных средств учета образовательных достижений учащихся (самооценка, взаимооценка, тесты, портфолио ученика), позволяющих определять динамику и индивидуальный прогресс ученика.

289

Профессиональный стандарт педагога говорит о том, что современный учитель должен обладать следующими необходимыми умениями [1]:

• владеть формами и методами обучения, в том числе выходящими за рамки учебных занятий: проектная деятельность, лабораторные эксперименты, полевая практика и т.п.;

• организовывать самостоятельную деятельность обучающихся, в том числе исследовательскую;

• формировать метапредметные компетенции, умение учиться и универсальные учебные действия;

• использовать разнообразные формы, приемы, методы и средства обучения;

• применять современные образовательные технологии, включая информационные, а также цифровые образовательные ресурсы.

Следует отметить, что в настоящее время наиболее интенсивно развивается естественнонаучное образование и техническое творчество молодежи (программирование, робототех-1ПП ника, аддитивные технологии и т.д.). 290 Именно в этой сфере можно видеть большое количество проектов для школ и учреждений дополнительного образования детей. Институты развития, предприятия сферы высоких технологий и инновационные компании вкладывают ресурсы и реализуют собственные образовательные проекты, в том числе с использованием информационных технологий и электронного обучения. Все эти проекты и инициативы становятся реальными инструментами для «профессионального самоопределения, ориентации и мотива-

ции подростков и молодежи к участию в инновационной деятельности в сфере высоких технологий и промышленного производства» [2, с. 12].

Рассмотрим, как цифровые образовательные ресурсы и информационно-коммуникационные технологии (ИКТ) помогают учителю решать его профессиональные задачи на примере образовательного проекта «Стемфорд», созданного при участии одного из российских институтов развития — Фонда инфраструктурных и образовательных программ Группы «РОСНАНО» — в рамках реализации программы «Развитие системы электронного образования "е-Leaming"» в наноиндустрии [3].

Ресурсы проекта «Стемфорд» для современного педагога. С 2016 г. по инициативе Фонда инфраструктурных и образовательных программ АНО «eNano» реализует проект «Стемфорд»1 [4], в рамках которого проектируются и создаются электронные образовательные ресурсы и сервисы, направленные на раннюю профориентацию и популяризацию контента в области естественных наук и основ нанотехнологий для учащихся основной и старшей школы.

Цель проекта — дать возможность школьникам получать знания о новейших разработках в области нано-технологий и наноиндустрии с использованием форм обучения, актуальных и интересных для современного подростка: работа в современной цифровой среде, общение с ведущими учеными, изучение реальных технологических решений и кейсов от инновационных компаний, компьютер-

1 Стемфорд — название, производное от STEM — Science, Technology, Engineering, Math.

ная игра, выполнение исследователь -ского проекта, работа в команде.

Разрабатываемый в проекте контент раскрывает содержание основных областей наноиндустрии (нано-материалы, оптика и электроника, медицина и фармакология, энергоэффективность, модификация поверхностей) и носит междисциплинарный характер, что дает возможность его использования педагогами при организации учебных межпредметных проектов, преимущественно во внеурочной деятельности и системе дополнительного образования детей, с применением ИКТ.

Образовательная модель «Стем-форда» и ее ресурсы спроектированы так, чтобы обеспечить организацию познавательной деятельности учащегося в логике трех последовательных этапов: «узнать и удивиться» — «понять, как это работает» — «попробовать самому». Для педагога эта триада позволяет реализовать три ключевых этапа образовательного процесса:

1) мотивировать учащегося к изучению определенной предметной области (за счет знакомства с новыми явлениями и технологиями);

2) объяснить, в чем суть конкретного явления / технологии и как они связаны с изучаемым материалом учебной программы;

3) организовать деятельность учащихся в ходе выполнения межпредметного проекта (исследования, эксперимента).

Образовательные ресурсы по направлению «узнать и удивиться» ориентированы на знакомство школьников и педагогов с основными достижениями науки и нанотехнологий, перспективами их развития. К ним относятся следующие ресурсы.

Ресурс: серия популяризационных вебинаров «Ключ в нано-миры». В рамках этого ресурса ученые и представители компаний в доступной для учащихся форме вводят их в мир науки о нано, увлекательно объясняя суть явлений и процессов. Школьники также смогут узнать, как эти люди состоялись в своей профессии и почему они так увлечены своей работой. Примеры нескольких вебинаров, проведенных в 2016 г.:

• от идеи до завода на примере нанотехнологий;

• наука о Нано;

• великое в малом: новости на-нофизики на фоне открытий мега-науки;

• путь технологии до рынка. Клетки крови как контейнеры для доставки лекарств в организме человека;

Materials by Design — новое направление в науке о материалах.

Ресурс: короткое видео - «Популярно о нано». Это научно-популярные ролики, доступно объясняющие и иллюстрирующие явление, технологический процесс или продукт.

Образовательные ресурсы по направлению «Понять, как это работает» предназначены для более глубокого знакомства с явлениями или технологиями наномира. К ним относятся следующие ресурсы.

Ресурс: электронные образовательные курсы (ЭУК). ЭУК представляет собой учебный курс в формате SCORM, выполненный в дружественном и интересном для подростка интерфейсе. Каждый ЭУК включает учебный материал для изучения, различные интерактивные элементы с использованием мультимедиа, вопросы по темам, итоговый

291

тест и ссылки на внешние источники. С точки зрения сюжетной линии содержание курсов организовано по трем уровням, по которым ученик двигается последовательно.

I уровень (вводный). В состав данного уровня входят два содержательных блока — блок «Проблемати-зация» и блок «Продукты». Содержание блока «Проблематизация» включает в себя описание проблемы, которая может быть личностно значима для пользователя (экономически, экологически, социально и др.) как в индивидуальном, так и в глобальном масштабе. Контент блока «Продукты» описывает продукты с использованием «нано», с помощью которых эти проблемы решены или могут быть в перспективе решены.

II уровень (популяризационный). В составе данного уровня также два содержательных блока «Конструкция продукта» и «Элемент с нано». Содержание блока «Конструкция продукта» дает общее представление о конструкции продукта и то, как элемент с нано в нее встраивается.

292 Контент блока «элемент с нано» подробно описывает этот элемент и то, какие свойства он обеспечивает продукту в целом.

III уровень (углубленный). В состав данного уровня входит блок «Структура и свойства элемента», который подробно описывает его внутреннюю природу и внутренние процессы и взаимосвязи. Данный уровень также содержит блок «выходное тестирование», контент которого представляет собой общий перечень закрытых вопросов по всем уровням для самопроверки освоения модуля. В данный уровень включен блок «Задачи/задания», который включа-

ет задачи и задания с закрытыми и открытыми решениями по всему содержанию модуля.

Ко всем уровням предоставляются:

• описательные тексты а также (в случае необходимости) рисунки, фотографии, диаграммы и графики;

• вопросы для получения моментальной обратной связи на каждую логически завершенную часть контента (количество вопросов может варьироваться в зависимости от количества таких частей в каждом из блоков);

• текстовое описание объектов визуализации (для тех блоков, где их наличие предполагается);

• ссылки на сторонние видеообъекты, которые будут встраиваться в модуль (для тех блоков, где их наличие предполагается).

В помощь педагогу для использования ЭУК в образовательном процессе разработан методический паспорт курса, включающий следующую информацию:

• название курса;

• рекомендуемый возраст для изучения курса;

• образовательные программы общего и дополнительного образования, в рамках изучения которых может использоваться данный курс;

• требования ФГОС, с которыми согласуется курс;

• рабочая программа учебного предмета, в которую может быть встроен курс (название программы, класс, разделы программы, учебные темы);

• дополнительная общеобразовательная программа(-мы) по на-правленностям, в которую может быть встроен курс;

• виды деятельности — урочная, внеурочная, занятия в дополнительном образовании, — в которых может

быть использован материал курса (создание учебных кейсов, решение проектных задач, проведение исследований, разработка и проведение учебных проектов и т.п.).

Ресурс: Открытая коллекция. Он представляет собой электронный каталог открытых образовательных ресурсов для учащихся школ и организаций дополнительного образования детей в области естественных наук и основ нанотехноло-гий. Коллекция содержит цифровые ресурсы по естественнонаучной тематике, содержание которых имеет отношение к областям знаний, связанных с основами нанотехнологий. Коллекция включает ссылки на ресурсы, разработанные российскими организациями, а также на ресурсы на английском языке (преимущественно это интерактивные демонстрации опытов и явлений).

Образовательные ресурсы по направлению «Попробовать самому» предназначены для организации экспериментальной и исследовательской деятельности, а также командной работы учащихся. К ним относятся сетевые дистанционные проекты.

Ресурс: сетевые дистанционные проекты. Дистанционный проект организуется в смешанном формате — сочетает командную работу педагогов и учащихся в очном формате (у себя в школе, центре технического творчества, вузе и т.п.), а также представление и обсуждение результатов на электронной платформе Стемфорда. Учащимся предлагаются проекты двух типов, связанные с основами нанотехнологий и их применением в реальной жизни:

• исследовательские, направленные на проведение эксперимен-

та, выдвижение гипотез и их подтверждение (опровержение);

• инженерно-конструкторские, которые выполняются с использованием бизнес-кейсов компаний наноиндустрии и ориентированы на создание учащимися модели технологической продукции, способов ее изготовления и продвижения на рынке.

Примеры тем проектов: Тайны листа лотоса, Размерные эффекты в растворах.

Координацию, консультирование и методическую поддержку работы участников проекта обеспечивает тьютор проекта.

Кроме указанных выше ресурсов, в багаж Стемфорда входит образовательная компьютерная игра ALLOTROP для учащихся 7-11 классов [5]. Игра реализована на базе квестов, построенных на реальных заданиях из школьной образовательной программы по физике, химии и биологии и основ нанотехнологий, глубоко интегрированных в геймп-лей по законам игрового дизайна. К разработке привлечены все необходимые профильные специалисты: нанотехнологи, геймдизайнеры, игровики, педагоги, методисты.

Дидактическая структура игры предполагает возможность использования отдельных ее элементов в образовательном процессе (в урочной и внеурочной деятельности) в качестве дополнительных учебных и методических материалов. Игровой контент направлен на формирование предметных и метапредметных компетентностей, закрепленных в федеральном государственном стандарте образования. Игра включает пять областей знаний (Оптика, Полупроводники, Источники питания,

293

294

Полимеры, Синтез белков) и имеет связь с учебными предметами физика, химия, биология.

С 2016/2017 учебного года игра начинает использоваться в школах.

Все указанные ресурсы объединяются электронной платформой, позволяющей не только размещать создаваемые образовательные продукты, но и сопровождать учебную деятельность школьников, поддерживать коммуникацию всех участников проекта — учащихся, педагогов, образовательных организаций, формировать портфолио ученика и школы, отражать динамику освоения образовательных ресурсов и многое другое.

Важно отметить, что ресурсы проходят профессиональную научную и учебно-методическую экспертизу, а также апробацию в образовательных организациях. В рамках проекта также ведется подготовка методических рекомендаций для школ и педагогов по использованию контента Стемфорда, а также готовится модуль повышения квалификации для учителей естественнонаучного профиля и педагогов кружков технического творчества учреждений детского дополнительного образования. Данный модуль может проводиться как самостоятельно АНО ««Nano» в виде программы повышения квалификации, так и встраиваться в аналогичные программы региональных образовательных организаций, занимающихся повышением квалификации педагогов.

Название модуля: «Формы и методы работы с электронными образовательными ресурсами по естественным наукам и основам нанотехноло-гий для организации урочной и внеурочной деятельности школьников

(на основе ресурсов образовательной онлайн-платформы СТЕМФОРД)», его объем составляет 18 академических часов.

Основные категории слушателей — учителя физики, учителя химии, учителя биологии, педагоги дополнительного образования, работающие по дополнительным образовательным программам естественнонаучной, научно-технической и эколо-го-биологической направленностей.

Модуль ориентирован на повышение профессиональной компетентности педагога естественнонаучного профиля через обучение использованию в педагогической деятельности современных электронных образовательных ресурсов по естественным наукам и основам нанотех-нологий, разработанных в рамках проекта «Стемфорд» и размещенных в открытом доступе на образовательном портале АНО «eNano». Включает в себя следующие разделы:

• организация познавательной и проектно-исследовательской деятельности школьников через освоение основ нанотехнологий с использованием современных сервисов и средств ИКТ;

• образовательные ресурсы образовательной онлайн платформы СТЕМФОРД по естествознанию и нанотехнологиям;

• технологии конструирования и учебных занятий, предполагающих активную познавательную и проект-но-исследовательскую деятельность школьников и изучение основ нано-технологий.

Модуль имеет практическую направленность и включает образовательные активности, нацеленные на формирование у педагогов навыков

конструирования и оценки учебных заданий, предполагающих активную познавательную и проектно-исследо-вательскую деятельность школьников через освоение основ нанотехно-логий с использованием современных сервисов и средств ИКТ и направленных на формирование мета-предметных и личностных образовательных результатов. Обучение в рамках модуля предполагается осуществлять преимущественно в дистанционном формате.

В результате освоения модуля педагоги познакомятся с современными достижениями в области развития нанотехнологий и наноинду-стрии, овладеют формами и методами работы с электронными образовательными ресурсами, созданными в рамках проекта «Стемфорд», самостоятельно разработают методические рекомендации по использованию одного или нескольких освоенных ресурсов для организации урочной или внеурочной деятельности.

В заключение отметим, что проект «Стемфорд» формирует открытую коллекцию цифровых ресурсов по естественнонаучному образованию и основам нанотехнологий, дополняя существующие российские онлайн-ресурсы для самообразования школьников [6]. Проект предоставляет широкие возможности для организации современного образовательного процесса. Среди них:

• повышение интереса и мотивации учащихся к изучаемым в школе предметам;

• ранняя профориентация учащихся и популяризация естественнонаучного образования;

• поддержка учебного процесса — иллюстрация изучаемых зако-

номерностей и явлении примерами их применения на практике;

• организация проектной и исследовательской деятельности школьников;

• доступ к коллекции учебных и методических материалов для организации внеурочной деятельности и дополнительного образования;

• организация образовательного процесса с применением электронного обучения и дистанционных образовательных технологий;

• повышение квалификации педагогических работников на основе использования цифровых образовательных ресурсов проекта.

СПИСОК ИСТОЧНИКОВ И ЛИТЕРАТУРЫ

1. Профессиональный стандарт «Педагог (педагогическая деятельность в сфере дошкольного, начального общего, основного общего, среднего общего образования) (воспитатель, учитель)». Утвержден приказом № 544н Министерства труда и социальной защиты РФ 18.10.2013 г.) (с изменениями и дополнениями) [Электронный ресурс]. - URL: http://base. nnr garant.ru/70535556/ (дата обращения: 295 13.09.2016).

2. Концепция развития дополнительного образования детей. Утверждена распоряжением № 1726-р Правительства РФ 4.09.2014 г. [Электронный ресурс] - URL: http: / / www. edustandart. ru/wp-content/ uploads/2015/11/Concepcia_dopolnitelnoe_ obrazovanie_detej.pdf (дата обращения: 13.09.2016).

3. Программа «Развитие системы электронного образования "e-Learning"» на период до 2017 года. Утверждена Наблюдательным советом Фонда инфраструктурных и образовательных программ. - [Электронный ресурс]. - URL: http://www.rusnano. com/upload/images/infrastructure/FIOP_ Edu_Program_e-Learning_2015-2017.pdf (дата обращения: 13.09.2016).

4. Портал АНО «eNano» (раздел «Стемфорд») [Электронный ресурс] - URL: http://edunano.ru/doc_type/6299043568 285208560 (дата обращения: 13.09.2016).

5. Сайт образовательной компьютерной игры Allotrop [Электронный ресурс] -URL: Allotrop.ru (дата обращения: 13.09.2016).

6. Онлайн-ресурсы для самообразования российских школьников [Текст] / В.В. Синельников, С.Г. Косарецкий, А.Г. Миляки-на, Н.А. Чеботарь; Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики», Институт образования. -М.: НИУ ВШЭ, 2016.

REFERENCES

1. Koncepcija razvitija dopolnitelnogo obra-zovanija detei, Utverzhdena rasporjazheniem № 1726-r Pravitelstva RF 4.09.2014 g., [Electronic resource], available at: http://www. edustandart.ru/wp-content/uploads/2015/11/ Concepcia_dopolnitelnoe_obrazovanie_detej. pdf

2. Onlain-resursy dlja samoobrazovanija rossiiskih Shkolnikov, V.V Sinelnikov, S.G. Kosareckii, A.G. Miljakina, N.A. Chebotar, Nacionalnyi issledovatelskii universitet "Vys-

shaja shkola jekonomiki", Institut obrazovanija, Moscow, NIU VShJe, 2016.

3. Portal ANO "eNano"

4. Professionalnyj standart "Pedagog

5. Programma "Razvitie sistemy jelektronnogo obrazovanija "e-Learning" na period do 2017 goda, Utverzhdena Nabljudatelnym sovetom Fonda infrastrukturnyh i obrazo-vatelnyh program [Electronic resource], available at: http://www.rusnano.com/up-load/images/infrastructure/FIOP_Edu_ Program_e-Learning_2015-2017.pdf

6. Sajt obrazovatestelnoj kompjuternoj igry Al-lotrop [Site], available at: Allotrop.ru

Соболева Елена Николаевна, доктор экономических наук, профессор, директор образованно тельных проектов и программ, Фонд инфраструктурных и образовательных программ, 296 Elena.Soboleva@rusnano.com

Soboleva E.N., ScD in Economics, Professor, Director of Educational Projects and Programs, Fund for Infrastructure and Educational Programs, Elena.Soboleva@rusnano.com

Вальдман Игорь Александрович, кандидат педагогических наук, генеральный директор, АНО

«eNano», Igor.Valdman@rusnano.com Valdman I.A., PhD (Pedagogy), Chief Executive Officer, ANO "eNano", Igor.Valdman@rusnano.com.