Традиционная образовательная система ориентирована на формирование у студентов фиксированного набора знаний, которые проверяются, как правило, посредством заданий, составленных в заранее определенном формате (например, единый государственный экзамен). Такая система не способствует формированию у студентов навыков профессиональной деятельности, а применяемая тестовая форма контроля приводит к тому, что ключевая задача образования сводится к подготовке для успешного прохождения теста. В этом случае полностью отсутствует индивидуальный подход к обучению, когда развиваются собственные творческие качества учащегося с учетом его индивидуальных особенностей.

Эффективность образовательной системы существенно повышается при использовании педагогики сотрудничества, ориентированной на вовлечение обучаемого в образовательный процесс, а также при совместной работе учителя и ученика (Лысенкова С. Н., Шаталов В. Ф., Волков И. П., Караковский В. А. и др. Педагогика сотрудничества//Учительская газета. – 1986. — 18 октября.). Педагогика сотрудничества основной упор делает на воспитании партнерских отношений и предполагает соблюдение ряда принципов:

  • обучение без принуждения — учащийся сам принимает решения относительно своего учебного процесса (когда и как он будет решать задачи);
  • отсутствие негативных оценок;
  • идея свободного выбора — учащийся сам решает, какую задачу ему решать и в каком количестве, а также может самостоятельно создать задачу, которую ему интересно решать);
  • идея опережения — учащийся знакомится с темами уроков, опережающих его текущую подготовку;
  • идея крупных блоков — учебный процесс состоит не из отдельных уроков или тренингов, а из блоков «погружения» в разные темы;
  • идея соответствующей формы — каждое занятие по форме реализуется в соответствии с выбранной тематикой, например уроки рисования предполагают неформальное общение на природе, а уроки физики — четко организованную работу в учебном классе;
  • интеллектуальный фон класса — совместная деятельность в учебном процессе и за его рамками — посещение музеев, проведение досуга и т. д.

В проекте «Мобильная распределенная платформа коллективного обучения и контроля знаний» (Mobile grid Platform for STEM subjects social learning and knowledge measurement, MoPS) Иркутского государственного технического университета разработана модель, позволяющая учитывать принципы педагогики сотрудничества, а также предложены инструментальные средства ее поддержки.

Принцип функционирования

В основе MoPS лежит принцип социальной сети, когда учащиеся объединяются между собой посредством «дружеских» связей. Студенты получают список задач, которые были сформулированы друзьями; выбирают интересные им; решают и комментируют; пересылают их своим друзьям; формулируют новые задачи; пересылают сообщения; получают за каждый вид деятельности оценку-рейтинг. Преподаватель в такой модели выступает в роли обучающегося, также формулирует задачи и решает их, устанавливает партнерские связи и направляет ход учебного процесса.

Задача включает набор теоретических и контролирующих заданий следующих типов:

  • теория;
  • задания с автоматической проверкой — тестовые задания, которые автоматически проверяются при получении ответов от «друзей»;
  • задания с ручной проверкой — используются для заданий на написание сочинений, рефератов, решение математических и физических задач, в которых важно проверить порядок решения.

При формулировании задачи и ответа можно использовать различные формы представления информации. Например, автор может записать на камеру мобильного устройства видеоролик химической реакции и предложить написать уравнение для нее. Доступность и многообразие способов оформления задачи и ответов развивают творческие способности учащихся — можно «нарисовать» задачу, сделать мультфильм или сфотографировать то, что является предметом задачи. При этом формулирующий задачу может ориентироваться на индивидуальные качества ученика: в случае, если студенты имеют дефекты зрения, то задача будет представлена в виде аудиофайла, а если задача ориентирована на развитие моторных навыков, то можно предложить видеоролик — подложку для написания букв.

Список «друзей», которым будет разослана задача, формируется случайным образом с учетом их активности в платформе и величины рейтинга. Для первоначальной оценки качества задачи предусмотрен процесс валидации (рис. 1) — аналог экспертизы тестовых заданий при обычном тестировании, но при этом введены формальные критерии, при выполнении которых задача признается валидной.

 

Рис. 1. Валидация задачи

 

Задача признается невалидной, если она дублирует ранее разосланную задачу (например, «Сколько будет 2+3?» и «Сколько будет 3+2?»). Также задача невалидна, если она слишком проста (ее правильно решили «большинство» друзей) или слишком сложна (на нее не дали правильный ответ «большинство друзей»). Задачи, не прошедшие валидацию, не могут быть пересланы другим друзьям. В рамках такой модели учащиеся кооперируются для решения задач, но при этом каждый автономен и самостоятельно выбирает из списка пришедших задач, когда ему решать какую задачу и представленную в какой форме, а преподаватель может организовать различные формы уроков.

Модель контроля знаний

Классический контроль знаний осуществляется в форме экзаменов, контрольных и курсовых работ, тестов и др. для оценки компетенций обучаемого в предметной области, но часто важен не уровень знаний каждого отдельного учащегося, а совокупная оценка знаний, умений и навыков всех членов образовательного сообщества. Данный подход не позволяет выдавать индивидуальные документы об образовании как свидетельство полученных знаний, но гарантирует, что учащиеся при должном уровне знаний в коллективе смогут решать поставленные перед ними задачи. В платформе MoPS имеются средства контроля знаний в сообществах с учетом принципа отсутствия отрицательных оценок.

Для индивидуального контроля знаний учащегося в MoPS предусмотрена система расчета рейтинга. Первоначальный рейтинг слушателя равен нулю и увеличивается, если им была сформулирована валидная задача, которую решают друзья, или был дан правильный ответ на задачу. При решении задачи слушатель оценивает качество представленной задачи, выставляя ей балл от 0 до 5. Чем выше оценили сформулированную задачу, тем выше поднимается рейтинг ее создателя. Рейтинг уменьшается, если слушатель неправильно решил задачу или долго не решал присланные ему задачи. Рейтинг можно пересчитать по общей деятельности участника в сети и по отдельной теме. Все рейтинги, включая преподавательский, публичны, что должно положительно сказаться на качестве работы преподавателя и мотивировать его активность в процессе обучения.

Оценка знаний сообщества представляет собой интегрированный показатель, отражающий коллективный уровень владения некоторой предметной областью. В качестве опосредованных критериев оценки знаний служат статистические характеристики: общее число задач, решенных сообществом, среднее число правильно решенных задач каждым из участников, число сформулированных задач, число задач, принятых для решения, и др.

Архитектура

Новые Internet-технологии электронного обучения

Популярность электронного обучения (e-learning), в том числе обучения на базе Web, в последние годы резко выросла благодаря снижению затрат на инфраструктуру и стремлению получить качественное образование по приемлемой для студентов цене.

Принципиальное отличие архитектуры MoPS от таких популярных систем управления обучением, как Moodle, Sakai, Atutor, WebCT/Black board и Desire2Learn, — отсутствие необходимости использования Интернета для связи между участниками и доступность платформы для разнородных мобильных и стационарных устройств.

Архитектура платформы ориентирована на максимально простое подключение нового пользователя и обеспечение его взаимодействия с другими пользователями платформы с учетом возможностей принадлежащему ему персонального устройства. Платформа MoPS построена на базе технологии JXTA (Juxtapose), предназначенной для организации взаимодействия в сетях p2p («точка-точка»).

В основу платформы положена пиринговая технология объединения устройств — персональных компьютеров и мобильных устройств под управлением операционной системы Google Android и др., не требующая наличия выделенного сервера. Для создания работоспособной образовательной сети из клиентов доступ к Интернет не обязателен: в минимальной конфигурации сеть может быть построена на базе трех смартфонов при наличии сети Wi-Fi и подключения p2p.

 

Рис. 2. Компоненты клиента MoPS

 

Клиент для платформы MoPS построен по модульному принципу (рис. 2). При этом интеграция с различными периферийными устройствами обеспечивается загрузкой необходимого модуля, работающего с использованием стандартного API. Это позволяет минимизировать размер клиента и не включать в него функции, которые недоступны для данного устройства. Так, например, модуль работы с фотокамерой для ввода изображений не будет устанавливаться на коммуникаторы, не имеющие камеры. Открытость API для построения модулей позволяет разработчикам периферийных устройств и датчиков создавать собственные модули для ввода данных в платформу.

Первичное подключение устройства к образовательной сети может быть осуществлено одним из трех способов:

  • подключение к публичному серверу платформы MoPS с помощью браузера и копирование «зерна» программы;
  • подключение к устройству, имеющему функционирующего клиента платформы, при помощи браузера и копирование «зерна» программы;
  • копирование «зерна» программы на устройство вручную.

«Зерно» — это программа в минимальной конфигурации, которая после анализа устройства, на котором она была запущена, устанавливает дополнительные модули для полноценного использования всех функций клиента. Скачивание модулей может быть произведено либо с сервера платформы, либо с другого устройства. Предпочтителен первый вариант. Выбор варианта производится по следующему алгоритму: попытка доступа к серверу платформы и, если он доступен, опрос перечня «друзей» предыдущего владельца «зерна», начиная с самого владельца «зерна»; в случае их доступности и совпадения аппаратной платформы скачивание программы; опрос публичных серверов проекта и, если данный перечень не пуст, ввод адреса для загрузки вручную.

Вне зависимости от версии и типа аппаратного устройства, на котором функционирует MoPS, клиент должен предоставлять доступ к «зернам» для всех видов поддерживаемых аппаратных устройств.

В сети MoPS предусмотрены специализированные серверы, которые служат для ведения архива задач и профилей пользователей, а также для первоначального развертывания сети — на них хранятся клиенты для разных устройств. Однако наличие такого сервера для развертывания и функционирования сети не обязательно — клиент может быть разослан от участника к участнику. Изначально установку таких серверов выполняет разработчик платформы, затем сервер может быть установлен любым участником сети. Вспомогательная задача данных серверов заключается в выполнении роли промежуточных узлов при пересылке задач.

Методика и дидактика

Педагогика сотрудничества ориентирована на распространение и самоконтроль знаний в образовательных сообществах, когда уровень знаний отдельного участника повышается за счет коллективной деятельности всего сообщества. Для образовательной модели уровень подготовки зависит от активности лидеров сообщества — преподавателей и наиболее знающих студентов, которые, формулируя новые задачи и решая задачи своих коллег, направляют учебный процесс. Например, преподаватель в рамках семестра или отдельного урока формирует набор задач и отправляет его студентам для решения, тем самым определяя состав обязательных знаний и навыков. Как показывают проведенные эксперименты в Иркутском государственном техническом университете, чем выше уровень подготовки студентов, тем больше они генерируют новых задач.

Таким образом, процесс обучения может быть построен на двух подходах: активное создание новых задач с последующей оценкой их качества коллегами по образовательной сети или активная работа с задачами, созданными другими участниками. Выбор стратегии осуществляется или учащимся самостоятельно, на основе личных предпочтений, или преподавателем, исходя из целей и задач учебного процесса.

Однако повышение мотивации к участию в совместной работе — задача преподавателя. В качестве привлекающих факторов для использования платформы слушателем можно отметить:

  • налаживание партнерских отношений между всеми участниками сети, включая преподавателей;
  • наличие разнообразного пула заданий;
  • обмен задачами с помощью устройств различного типа;
  • использование дополнительных возможностей социальной сети (обмен фотографиями, мелодиями и т. д.);
  • возможность самостоятельного выбора стратегии обучения (формирование новых задач, активная работа с уже существующими);
  • наличие уникальных задач, аналогов которым нет в учебниках и задачниках.

Надо подчеркнуть, что слушатели сами участвуют в формировании учебного контента, что невозможно в традиционных системах дистанционного обучения.

Следует отметить мотивирующие факторы с точки зрения учебного процесса:

  • соревновательность учебного процесса, основанная на рейтинге участников;
  • регламентация и формализация требований к количеству полученных, решенных и сформулированных образовательных единиц;
  • мобильность и прозрачность процесса обучения с быстрой реакцией на изменения, когда все участники образовательного процесса за малое время смогут пройти через большое число образовательных волн;
  • встроенные средства защиты от плагиата, списывания и копирования задач;
  • возможность распределения усилий в сети в зависимости от личных качеств, позволяющая снизить учебную нагрузку при сохранении необходимого уровня знаний.

Организация учебного процесса

В зависимости от варианта построения учебного процесса в качестве активных участников выступают либо преподаватели, либо руководители тренинга, либо наименее опытные участники учебного процесса. Варианты организации занятий таковы.

Автоматизированный университет. Платформа развертывается на базе высшего учебного заведения и служит для поддержки классического учебного процесса. В данном случае сеть имеет четкую сегментацию на учебные группы. В пределах группы «дружеские» связи образуют полносвязный граф, в который попадают все преподаватели, ведущие занятия в группе. Связи вне группы более слабые и образуются за счет личных контактов учащихся в пределах потока, факультета или специальности. На первом этапе наибольшее число задач создается преподавателями, что обеспечивает наполнение сети учебным материалом. Основой для контроля знаний служит индивидуальный рейтинг каждого учащегося.

Профессиональное сообщество. Образовательная сеть строится на основе общих интересов или дисциплин, которые изучают участники. Создаваемая сеть должна быть публична, и доступ к ней не должен быть ограничен по корпоративному признаку. Сеть может представлять собой «Сообщество программистов на языке C++» или «Сообщество по подготовке к ЕГЭ по математике». «Дружеские» связи строятся на основе личных контактов участников сети, отсутствует формальная оценка участников, так как их рейтинг используется лишь для самоконтроля. Размер сети определяется тематикой решаемых задач.

Спецпредмет. Сеть служит для решения определенной специальной задачи. Размер сети небольшой, подключение новых участников после развертывания сети ограничено или запрещено. Сеть создается для решения определенной исследовательской задачи или получения определенных навыков ее участниками и существует до тех пор, пока задача не решена или навыки не получены. Примером такой сети может служить сеть для анализа данных полевой съемки, произведенной студентами-геологами при выезде на практику. Учитывая, что MoPS не требует подключения к Интернету, сеть этого типа может функционировать изолированно.

Энциклопедия знаний. Сеть ориентирована в первую очередь не на обучение, а на сбор и анализ данных. Идеология наполнения сети материалом схожа с онлайн-энциклопедиями. Предположим, нам нужно собрать различную информацию по дисциплине «Теория вероятностей». Мы формулируем задачи, в которых просим найти и прислать учебный материал по каждому из разделов дисциплины. Другие участники сети, получив задачу, часть материала готовят сами, а остальную часть в виде новых задач рассылают по сети. Получив ответы на задачи, мы выбираем лучшие и компонуем их в единый текст.

Сенсорная сеть. Специализированный вариант сети, в которой задачи формулирует не человек, а устройство; например, источником данных для задачи может выступать сейсмодатчик. «Друзьями» устройств выступают люди, которые хотят получать данные с этих устройств. На основе такой сети могут строиться различные виртуальные и смешанные эксперименты, требующие экспертной оценки.

Возможны и другие варианты организации учебного процесса. При этом несомненным остается факт активного участия всех пользователей сети и перехода от формального обучения к интерактивному, что позволяет решать проблемы, обозначенные во введении.

***

Положенная в основу платформы MoPS образовательная модель стимулирует деятельность каждого учащегося и позволяет повысить общий уровень подготовки студентов. При этом она может быть использована для построения образовательных сообществ различного типа. Платформа позволяет решить практическую задачу внедрения педагогики сотрудничества, что приводит к повышению эффективности обучения.

В настоящее время выполняется доработка клиентов, параллельно ведется апробация модели взаимодействия участников платформы. Планируемое время запуска публичной сети MoPS — 1 января 2012 года. Имеется договоренность об экспериментальном использовании платформы в сети Лионского образовательного центра (Франция) и сети Клемесонского университета (США).

Кирилл Лебедев (lebedev@mopsproject.org) – технический директор компании «АйПоинт» (Иркутск); Елена Черноусова (chernousova@mopsproject.org) – преподаватель кафедры автоматизированных систем Иркутского государственного технического университета.

Поделитесь материалом с коллегами и друзьями

Купить номер с этой статьей в PDF