Актуализация магистерской программы "Цифровое образование" посредством дополнения ее модулем "Технологии steam-образования"

1,2Yelabuga Institute (branch) of Kazan (Volga Region) Federal University, Yelabuga, Russia , ,

В Елабужском институте Казанского федерального университета (ЕИ КФУ) по направлению подготовки 44.04.01 – Педагогическое образование с 2019 года реализуется профиль «Цифровое образование», направленный на подготовку педагогов, способных разрабатывать, внедрять в учебный процесс и адаптировать под целевую аудиторию цифровые образовательные ресурсы (ЦОР) как по предметным областям, так и для организации воспитательной и исследовательской деятельности с обучающимися. Актуальность введения данной программы связана со стоящей перед современным образованием проблемой подготовки педагогических кадров, соответствующих современным требованиям, предъявляемым в рамках реализации федерального проекта «Кадры для цифровой экономики» (Сабирова, Шатунова, 2020; Семенова и др., 2019).

Если в 2019 году набор осуществлялся на заочную форму обучения, в 2020 году – очнозаочную, то в 2021 году – уже на две формы: очную и заочную, что говорит о востребованности профиля. Большинство обучающиеся магистратуры являются выпускниками бакалавриата направления подготовки 44.03.05 Педагогическое образование (с двумя профилями подготовки) по различным профилям. Это «Математика и физика», «Математика и информатика», «Английский и немецкий язык». Продолжают обучение в магистратуре и выпускники непедагогических направлений 09.03.03 «Прикладная информатика», 02.03.01 «Математика и компьютерные науки», 40.03.01 «Юриспруденция», закончившие как институты КФУ, так и другие вузы России.

Для формирования заявленных в основных профессиональных образовательных программах (ОПОП) компетенций в учебный план подготовки магистров были введены такие дисциплины, как «Цифровая грамотность», «Технологии электронного обучения», «Робототехника в образовании», «Технологии разработки мультимедийного контента», «Компьютерные сети», «Архитектура и практика применения электронных устройств», «Web-инструменты и ресурсы», «Практикум по работе с издательской системой LaTeX», «Информационная безопасность», «Облачные технологии в образовании», «Практика применения цифровых инструментов».

В 2022 году состоялся первый выпуск магистров, темы квалификационных диссертаций которых полностью соответствуют направлению подготовки и профилю: «Обучение методам обработки результатов педагогических экспериментов с использованием дистанционных образовательных технологий», «Конструирование учебника математики с использованием цифровых технологий», «Технологии создания массовых открытых онлайн-курсов», «Разработка и методика применения дистанционных курсов в подготовке студентов профессионального образования», «Применение цифровых технологий при изучении курса “Дифференциальные уравнения”», «Особенности реализации смешанной формы обучения в процессе изучения школьного курса физики».

Видим, что темы затрагивают организацию образовательного процесса с использованием ЦОР в различных образовательных организациях, так как сами выпускники писали свои работы и апробировали их в образовательных организациях среднего общего, среднего профессионального и дополнительного, а также высшего образования: школах, колледжах, технопарках, технических вузах.

Опрос выпускников по педагогическим направлениям подготовки прошлых лет, а также практикующих учителей показал, что в настоящее время во многих образовательных учреждениях возникла потребность в педагогах, способных формировать у школьников междисциплинарные знания. Это становится актуальным в условиях, когда востребованы профессии, связанные с высокими технологиями. Магистерская программа «Цифровое образование» частично решает поставленную проблему, так как, с одной стороны, позволяет успешно освоить ее гуманитариям, развивая их цифровую компетентность, с другой, – выпускникам технических направлений, формируя у них творческое и креативное мышление, умение организовывать образовательный и воспитательный процесс с обучающимися.

Также одним из путей решения обозначенной проблемы может стать использование технологии STEAM-образования. Особенностью ее является интеграция не только инженерных и естественнонаучных STEM-предметов, но и гуманитарных и творческих дисциплин, способствующих развитию креативного мышления обучающихся, позволяя им гармонично сочетать в проектной деятельности научную строгость и творческую свободу1. Предметы STEM, обогащенные искусством (STEAM), делают уроки по изучению естественнонаучных дисциплин более привлекательными для школьников (Conradty, Bogner, 2018). Во многих научно-педагогических исследованиях творчество учащихся описывается как ключевой навык, которому необходимо уделять особое внимание (Aguilera, Ortiz-Revilla, 2021). Поэтому предпринимаются все более активные усилия для интеграции традиционного творчества (искусств) в преобразование STEM в STEAM (Анисимова и др., 2019).

Для эффективной реализации данной технологии необходима подготовка будущих учителей путем формирования у них исследовательских компетенций, т.к. для реализации STEAM-образования необходимы педагоги нового формата, обладающие инновационным мышлением, готовые к нестандартным решениям, способные воспринимать новые идеи и использовать в образовательной деятельности продуктивные методы и средства обучения.

В образовательных организациях нет должности педагога STEАM-образования. Поэтому в рамках STEAM с детьми работают учителя математики, физики, технологии, информатики и педагоги дополнительного образования. Сейчас в ЕИ КФУ формирование STEАM-компетенций у будущих педагогов идет в рамках реализации программ по робототехнике, через участие в конкурсах и олимпиадах, в образовательных проектах в Доме научной коллаборации и Детском университете, посещение образовательных технопарков (кванториумов), позволяющих применять STEAM-технологии для реализации интегрированного подхода (Хачатурьянц, Теремов, 2021). Эти программы частично формируют у обучающиеся STEАM-компетенции, но этого, как показывает практика, недостаточно. Должны быть дисциплины (модули), более точечно воздействующие на будущего педагога.

Поэтому мы провели актуализацию реализуемой в вузе ОПОП профиля «Цифровое образование» и для очного набора 2022–2023 учебного года ввели в нее новый модуль – «Технологии STEAM-образования», который логично вписывается в структуру профиля и распределен по двум частям учебного плана Блока 1, а также включен в Блок 2 «Практика».

Освоение модуля начнется с дисциплины «Теория и практика реализации STEAM-образования», где у обучающихся будут сформированы компетенции для реализации подходов STEAM-образования в различных образовательных организациях, в соответствии с которыми выпускник, освоивший дисциплину, должен будет знать современные технологии проектирования организации совместной и индивидуальной учебной и воспитательной деятельности обучающихся в концепции STEAM-образования; уметь самостоятельно создавать такие проекты. Согласно ФГОС ВО эти компетенции относятся к общепрофессиональным компетенциям (ОПК).

Дисциплина «Теория и практика реализации STEAM-образования» актуализированной магистерской программы включена в содержание модуля Б1.О.03 «Педагогическая деятельность в современном образовательном пространстве», который в предшествующих учебных планах назывался «Содержание предметной области и технологии обучения предмету». Изменение названия обусловлено включением в него новой дисциплины, направленной на формирование STEAM-компетенций.

Закрепление полученных обучающимися компетенций произойдет на практико-ориентированной дисциплине «Робототехника в STEAM-образовании», основная цель которой – формирование у студентов проектно-исследовательских навыков в процессе создания соответствующих объектов. Образовательная робототехника является неотъемлемой составляющей модели STEАM-образова-ния, поскольку она представляет собой метапредметный компонент содержания образования.

Нужно отметить, в учебных планах 2019–2021 гг. магистерской программы «Цифровое образование» в блоке обязательных дисциплин было предусмотрено изучение дисциплины «Робототехника в образовании». При ее освоении у обучаемых частично формируются STEAM-компетенции. «На занятиях по робототехнике студенты изучают конструирование и программирование робототехнических устройств, измерительных комплексов и др., что создает необходимую базу для дальнейшего развития инженерных и творческих компетенций. Придя в школу, подготовленные в сфере STEAM-образования учителя смогут организовать процесс изучения основ робототехники, используя знания из курсов математики, физики, технологии, биологии, обществознания, английского языка и других предметов» (Анисимова и др., 2019). Поэтому для усиления STEAM-направленности данной дисциплины в подготовке магистрантов она была перенесена в часть, формируемую участниками образовательных отношений Блока 1, под названием «Робототехника в STEAM-образовании», поскольку ее реализация предусматривает освоение профессиональных компетенций. В результате освоения дисциплины обучающиеся должны изучить цифровые инструменты, в том числе сетевые, применяемые для проектирования информационно-образовательного пространства с учетом стратегии развития образовательной робототехники в STEAM-образовании; научиться проектировать информационно-образовательное пространство на основе использования цифровых инструментов с учетом стратегии развития образовательной робототехники в STEAM-образовании.

Завершает процесс формирования STEAM-компетенций практика «Проектно-исследовательская деятельность в STEAM», которая реализуется в двух семестрах второго завершающего года обучения, предусматривает работу над проектами, дающую возможность сформировать и развить в студентах осознанность достижения результата проектной деятельности. Площадками для прохождения практик должны стать: особая экономическая зона «Алабуга», образовательные учреждения города и района, детский технопарк «Кванториум» и «Технопарк в сфере высо- ких технологий», деятельность которых нацелена на возрождение престижа инженерных и научных профессий, содействие ускоренному цифровому развитию детей и реализации научно-технического потенциала молодежи.

Остановимся кратко на содержании предложенного модуля. На изучение дисциплины «Теория и практика реализации STEAM-образования» отводится 4 зачетных единицы (144 часа), из которых 26 часов – контактная работа, 82 часа – самостоятельная работа, форма контроля – экзамен. В таблице 1 приведена структура и тематический план контактной и самостоятельной работы по ней.

Таблица 1 – Структура и тематический план дисциплины «Теория и практика реализации STEAM-образования»

Разделы дисциплины/модуля	Виды и часы контактной работы, их трудоемкость (в часах)			л О о
	х x Ф	Ф x О К Ф S F I ГО ro <*> Q. e	ф 3 x _ Q. J e & О
Тема 1. Введение. Предпосылки возникновения STEAM-подхода в образовании	2	2	0	20
Тема 2. Межпредметные связи и их роль в STEAM-образовании	2	4	0	22
Тема 3. Проблемное обучение как дидактическая основа STEAM-образования	2	6	0	20
Тема 4. Проектное обучение как технологическая основа STEAM-образования	2	6	0	20
Итого	8	18	0	82

В рамках первой темы «Введение. Предпосылки возникновения STEAM-подхода в образовании» магистранты познакомятся с особенностями направлений STEM, STEAM, узнают об общих и приоритетных тенденциях их развития в мире, в России, изучат модели и опыт отечественной реализации STEAM-обучения, выявят его роль в формировании личности учащегося.

В содержании второй темы – «Межпредметные связи и их роль в STEAM-образовании» – показано, что STEAM-образование представляет собой интегративную педагогическую технологию, направленную на формирование ключевых компетенций XXI века (Сологуб, Аршанский, 2020). Показано, что оно является способом подготовки учителя, умеющего применять междисциплинарную интеграцию, обладающего знаниями и навыками для реализации межпредметных связей.

Третья тема – «Проблемное обучение как дидактическая основа STEAM-образования» – посвящена основным понятиям проблемного обучения, рассмотрению его методов, особенностей их применения в логике STEAM, постановке проблем и их связи с реальной жизнью и повседневностью (Сологуб, 2022).

В рамках четвертой темы – «Проектное обучение как технологическая основа STEAM-образования» – раскрывается сущность проектного обучения в естествознании, его межпредметный и интегративный характер. Показано, что проектная деятельность лежит в основе STEAM, представлены ее этапы и основные методы.

На освоение дисциплины «Робототехника в STEAM-образовании» отводится 3 зачетные единицы (108 часов), из которых 26 часов занимает контактная работа и 82 часа – самостоятельная, форма контроля – зачет (табл. 2).

Таблица 2 – Структура и тематический план дисциплины «Робототехника в STEAM-образовании»

Разделы дисциплины/модуля	Виды и часы контактной работы, их трудоемкость (в часах)			го ф g О го о
		Ф о к 5 го го	ф го
Тема 1. Развитие образовательной робототехники и непрерывного STEAM-образования	4	0	6	16
Тема 2. Обзор образовательных робототехнических платформ и комплексов	2	0	4	14
Тема 3. Интеграция робототехники в образовательные программы	2	0	8	16
Итого	8	0	18	46

Отметим, что основной метод обучения на занятиях – проектный. Студенты имеют возможность развивать свою технологическую компетентность через создание робота: конструирование и программирование с использованием платформы LEGO, изучение основ робототехники на базе робототехнической платформы VEX ROBOTICS, программирование в визуальной событийно ориентированной среде SCRATCH. Обучаясь, магистранты получают опыт использования знаний по робототехнике, инженерного конструирования и арт-дизайна, приобретают умение проектировать программы обучения с учетом возможности реализации индивидуальных образовательных траекторий в современной образовательной среде. Работая над робототехническими проектами, обучающиеся развивают навыки и компетенции, соответствующие STEAM-образованию.

Дальнейшая работа по развитию модуля предполагает подготовку и выпуск учебных пособий, создание цифровых образовательных ресурсов, проведение повышения квалификации педагогов по программе «Проектно-исследовательская деятельность в STEAM». Таким образом, актуализация существующей образовательной программы магистратуры посредством дополнения ее модулем «Технологии STEAM-образования», который включает в себя новые дисциплины как теоретического, так и практического характера, направленные на формирование проектноисследовательской деятельности обучающихся, поэтапная его реализация и развитие позволят решить проблему подготовки педагогических кадров, соответствующих современным требованиям цифровой экономики.