Гибридное обучение химии в инженерном вузе

Развитие и доступность цифровых технологий позволили внедрить их в образовательный процесс. Академическая жизнь студентов тесно связана с электронной средой, что выражается в проведении занятий в форме вебинаров или посредством конференц-связи, использовании электронных баз данных и электронной учебной литературы для поиска информации, работе в массовых электронных курсах MOOK и MOODLE, контроле знаний путем независимого электронного тестирования, и обмене данными через электронные ресурсы и носители.

Цифровизация в высшей школе преимущественно осуществляется с использованием технологий дистанционного, смешанного и гибридного обучения [1–4]. Существует общепринятая дифференциация технологий в зависимости от времени работы студентов в электронной информационно-образовательной среде (ЭИОС): до 45 % – технология смешанного обучения (blended learning); от 45 до 80 % – технология гибридного обучения (hybrid learning); свыше 80 % – технология дистанционного обучения (fully online) [5, 6].

В настоящее время дистанционное обучение предполагает использование средств информационно-компьютерных технологий (ИКТ) с целью передачи образовательного контента и удаленного асинхронного взаимодействия студента и преподавателя [7]. Авторы статьи [8] отмечают положительные и отрицательные стороны дистанционной формы обучения. К преимуществам дистанционного образования относят: возможность самообразования в течение всей жизни; возможность обучаться по нескольким образовательным программам; индивидуальное обучение в удобное для студента время. А в качестве недостатков выделяют: отсутствие прямого контакта между преподавателем и студентом; недостаточную эффективность онлайн-прокто-ринга; недостаточное формирование культуры общения и научного стиля речи; несоблюде- ние дресс-кода; низкий уровень самоорганизации; низкую компьютерную грамотность; технические проблемы [9].

Нивелировать часть вышеперечисленных недостатков дистанционного обучения позволяют технологии смешанного и гибридного обучения. Эти технологии сочетают традиционное (офлайн-) и электронное (онлайн-) обучение [10, 11].

Существует несколько точек зрения на понятие «смешанное обучение», большинство авторов считают смешанное и гибридное обучение тождественными понятиями [6], но часть авторов разделяют их [5]. По нашему мнению, ключевым отличием между смешанной и гибридной технологиями, является то, что при смешанном обучении происходит последовательная смена среды обучения, например, лекционные занятия осуществляются только в электронной среде с использованием конференц-связи, а практические занятия в аудитории. Согласно проанализированным научным материалам [1, 5, 8], обучение по этой технологии ведется во многих российских вузах. Тогда как при гибридном обучении происходит одновременная синхронная работа преподавателя со студентами, присутствующими на занятии онлайн- и в аудитории, что стирает границы между разными средами обучения. Такая технология обучения реализуется в ТПУ с 2020 года.

Под смешанным или гибридным обучением понимают организацию учебного процесса путем комбинирования форм (традиционной и электронной), методов (лекция, учебная дискуссия, практическая работа, игра, метод мозговой атаки и др.) и моделей обучения [5, 6, 11]. Так как работа по смешанной и гибридной технологиям обучения осуществляется с использованием одних и тех же методов и моделей обучения, то достоинства и недостатки этих технологий не имеют существенных различий. По сравнению с технологией дистанционного обучения, преимуществами данных технологий являются взаимо- действие между преподавателем и студентом в режиме реального времени, возможность отслеживать уровень вовлеченности студентов в процесс обучения, контроль с возможностью своевременного исправления пробелов в знаниях студентов, формирование культуры общения с преподавателем и однокурсниками. К недостаткам можно отнести технические проблемы, сложность создания цифрового контента и его дизайнерского оформления, психологическую неготовность преподавателей и студентов к такой форме обучения [12, 13].

Таким образом, особенностями работы студентов в цифровой среде являются: использование электронных программ и ресурсов в аудиторное и внеаудиторное время; гибкость в организации работы; возможность учитывать особенности каждого обучающегося; расширение аудитории за пределы университетского кампуса; развитие навыков культуры общения студентов и преподавателей в онлайн-среде. При этом, по мнению авторов [14, 15], также происходят значительные изменения в работе преподавателя, по сравнению с традиционным обучением. Помимо трансляции и контроля знаний по учебному содержанию предмета, преподаватель становится разработчиком, педагогическим дизайнером и координатором аудиторной и самостоятельной работы студентов в электронной среде.

Целью нашей работы является исследование применения гибридной технологии для синхронного обучения онлайн- и офлайн-студентов, разработка и апробация новых сценариев проведения занятий по химии, а также оценка эффективности внедрения данной технологии в образовательный процесс на примере дисциплины «Химия».

Материалы и методы

Объект нашего исследования – образовательный процесс в вузе, а предмет рассмотрения – технология гибридного обучения. Для этого использованы следующие педагогические методы исследования: теоретические (сравнительно-сопоставительный анализ научной литературы, размышление, обобщение); эмпирические (опрос студентов). Опрос проводился в 2021/2022 учебном году среди 123 студентов первого курса химических и нехимических направлений и включал следующие вопросы:

• 1.    Укажите формат проведения занятий (только онлайн / большая часть занятий

• 2.    Как Вы считаете, материал лучше усваивается при (обучении онлайн / обучении очно / не вижу разницы / затрудняюсь ответить);

• 3.    Комфортно ли Вам обучаться в онлайн-среде (мне нравится / да, но возникают трудности / нет / затрудняюсь ответить);

• 4.    Какие трудности возникали у Вас при выполнении лабораторной работы в онлайн-формате?

• 5.    Какие трудности возникали у Вас при онлайн-работе на практических занятиях?

• 6.    Оцените свою удовлетворенность от работы в онлайн-среде по пятибалльной шкале (затрудняюсь ответить / неудовлетворительно / удовлетворительно / хорошо / отлично);

• 7.    Удовлетворены ли Вы процессом преподавания в гибридном формате (да /скорее да, чем нет / скорее нет, чем да / сложно ответить);

• 8.    Как повлияла онлайн-форма обучения на Вашу мотивацию при изучении дисциплины? (уровень мотивации повысился / уровень мотивации понизился / уровень мотивации не изменился / затрудняюсь ответить);

• 9.    Напишите преимущества гибридного обучения;

• 10.    Напишите недостатки гибридного обучения.

онлайн / только очно / большая часть занятий очно);

В данной работе исследованы особенности организации синхронного обучения студентов в офлайн- и онлайн-режимах, проанализировано мнение студентов о гибридной форме обучения для выявления достоинств и недостатков данной технологии.

Результаты и обсуждение

В настоящее время в ТПУ образовательный процесс осуществляется в гибридном формате, когда одна часть студентов находится в учебной аудитории, а вторая часть присутствует на занятии в режиме онлайн.

Необходимо отметить, что важными факторами для проведения занятий в гибридной форме стала готовность администрации университета быстро развивать инфраструктуру и технические ресурсы вуза, что выразилось в закупке и размещении недостающего цифрового оборудования во все учебные аудитории и усовершенствовании имеющихся образовательных ресурсов в системе электронного обучения MOODLE. А также был утвержден и внедрен в образовательный процесс приказ об организации обучения в гибридном формате.

Основной задачей преподавателя является создание уникальной гибридной образовательной среды, в которой удобно работать и студенту, и преподавателю. Для организации работы в электронной среде используется индивидуальный электронный курс преподавателя на ресурсе stud.lms.tpu.ru. В электронном курсе размещены рабочая программа дисциплины, календарный рейтинг-план, форум для общения, лекционный и дополнительные теоретические материалы, индивидуальное домашнее задание, лабораторные работы и тесты.

При гибридной форме обучения преподавателю требуется по-новому планировать занятия и разрабатывать учебные материалы, продумывая образовательную активность студентов, с целью минимизации разницы образовательного результата между онлайн- и офлайн-студентами.

Занятия по химии в ТПУ осуществляются в форме лекций, практик и лабораторных работ, что требует специфической подготовки к каждому виду деятельности.

Рассмотрим сценарий проведения лекционного занятия. Занятия проводятся исключительно в дистанционном формате посредством видеоконференции, преподаватель находится в аудитории, а студенты подключаются онлайн. Имеющееся в лекционной аудитории техническое оснащение позволяет обеспечить хорошую слышимость и видимость всех участников конференции. Не менее важным является атмосфера доверительности и взаимовыручки, которая заключается в совместной работе студентов и преподавателя. На лекции преподаватель объясняет материал, иллюстрируя теорию путем демонстрации презентации и записей на доске. Студенты работают с включенными камерами, что дает возможность преподавателю отслеживать реакцию обучающихся и вступать с ними в дискуссию. Такая форма проведения лекционных занятий очень близка к традиционной, но имеет ряд недостатков: невозможность одновременно отследить по камерам всех студентов, так как необходимо переключаться между окнами изображений; в некоторых случаях отсутствие культуры поведения и общения у студентов.

Сценарий проведения практического занятия в гибридном формате осуществляется следующим образом: преподаватель демонстрирует слайды презентации с заданиями одновременно через видеоконференцсвязь – для студентов, обучающихся онлайн, и через проектор – для студентов, присутствующих в аудитории. Студенты, обучающиеся очно, решают задания у доски, а студенты, обучающиеся онлайн, видят и слышат, что происходит в аудитории. Онлайн-студенты, могут подключиться к экрану и, используя опцию «комментировать», писать решение на слайде под текстом задания. Студенты и преподаватель, присутствующие в аудитории, видят, обсуждают и проверяют написанное решение. При таком способе проведения практического занятия обе группы одинаково вовлечены в образовательный процесс, и обучение происходит синхронно. Контроль знаний на занятии осуществляется посредством выполнения теста или заданий в электронном курсе.

Сценарий проведения лабораторных работ в гибридном формате имеет ряд существенных отличий: для офлайн-студентов занятия проходят в специально оснащенных учебных лабораториях, а для онлайн-студентов – в электронном курсе с использованием цифрового контента. Студенты, обучающиеся в аудитории, выполняют химический эксперимент с использованием реактивов, посуды и оборудования. А студенты, обучающиеся онлайн, в часы занятия находятся на видеоконференцсвязи с преподавателем, слушают пояснения и выполняют работу в электронном курсе. В электронном курсе размещены 12 лабораторных работ, из них 7 выполняются в виртуальном лабораторном комплексе, а 5 работ – в виде заданий к видеоопытам.

Виртуальный лабораторный комплекс – это специальная электронная программа, в которой представлены теория и методика выполнения опытов по теме лабораторного занятия, а также виртуальный эксперимент. Алгоритм выполнения виртуального эксперимента, оборудование, аналитическая посуда, химические реактивы, происходящие изменения при протекании реакций выполнены в 2D-графике и визуально точно приближены к реальности (см. рисунок).

Таким образом, студенты, находящиеся в аудитории, имеют ряд преимуществ: получают реальный опыт проведения эксперимента и использования оборудования, могут общаться между собой, видеть и обсуждать результаты эксперимента одногруппников. Преподаватель уделяет им больше внимания: следит за методикой выполнения эксперимента, соблюдением техники безопасности. Тогда как студенты, обучающиеся онлайн, не получают

Окно изображения виртуальной лабораторной работы

навыков работы с реактивами и оборудованием, они отрабатывают экспериментальную методику, выполняя алгоритм действий в виртуальном лабораторном комплексе. К недостаткам такой работы можно отнести изолированность, так как задавать вопросы можно только преподавателю, что иногда вызывает у студента внутреннее сопротивление, связанное с неуверенностью и мнимыми страхами. Для преподавателя сложностью при проведении лабораторного занятия в гибридной форме, является то, что его нельзя организовать идентично для обеих групп.

Важным этапом в процессе получения знаний является оценивание результатов обучения. Лабораторные и практические занятия могут быть оценены через электронный курс, посредством выполнения тестовых и индивидуальных домашних заданий по теме занятия и размещения отчетов по лабораторным работам. Оценивание результатов обучения проводится согласно рейтинг-плану и соответствует рабочей программе дисциплины «Химия», которые размещены в информационноорганизационном блоке электронного курса. Рубежные (РТ1 и РТ2) и итоговое (экзамен) тестирования проводятся центром оценки качества обучения (ЦОКО) как в дистанционном, так и в очном формате, и нацелены на независимую объективную оценку знаний и умений, полученных студентами за определенный промежуток обучения. ЦОКО обеспечивает все необходимые условия для проведения тестирования (тайминг, инструктаж, прокторинг). Для всех студентов контроль 60

осуществляется в компьютерной форме в он-лайн-режиме на сайте exam.tpu.ru в середине и конце текущего семестра, согласно расписанию.

Таким образом, при изучении дисциплины, онлайн- и офлайн-студенты выполняют равнозначные задания, в связи с чем трудоемкость обучения и контроль знаний при выполнении лабораторных работ, индивидуальных заданий и контролирующих тестов идентичны.

С целью выявления мнения студентов о достоинствах и недостатках гибридной формы обучения, и оценки эффективности ее внедрения, проведен опрос, по результатам которого установлено, что исключительно онлайн обучались только 2,5 % студентов, 31 % в большей степени онлайн, а 66,5 % обучались преимущественно в аудитории. Таким образом, на лабораторных и практических занятиях, более 30 % студентов обучались посредством видеоконференцсвязи. Согласно анализу ответов, на вопрос о комфортности обучения в онлайн-среде 56 % опрошенных ответили, что им нравится обучаться онлайн, 36 % отметили, что им нравится, но возникали трудности, однако при ответе на вопрос 4 58,5 % студентов указали сложности (см. таблицу), возникающие при онлайн-работе на лабораторных занятиях. При ответе на вопрос 6 74 % оценили свою удовлетворенность от работы в онлайн-среде по пятибалльной шкале на «хорошо» и «отлично». При этом 92 % считают, что им комфортно обучаться в он-лайн-среде (вопрос 3), что свидетельствует либо о необъективности при ответе на данный

Достоинства и недостатки онлайн-обучения в гибридном формате

Достоинства Недостатки Экономия времени на дорогу; больше ресурсов и возможностей для самообразования; выполнение заданий в одном темпе, независимо от местоположения (в аудитории / вне аудитории); посещение занятий удаленно при отсутствии возможности посетить очно; удобно посещать лекционные занятия, так как изображение слайдов презентации с экрана более качественное по сравнению с изображением, проецируемым проектором, есть возможность делать запись или скриншоты представленного материала Технические неполадки (плохое интернет-соединение, проблемы с web-камерой, проблемы с сервером ТПУ при большой нагрузке); меньшая усвояемость материала, так как трудно сосредоточиться; усталость глаз из-за большого количества времени, проведенного за компьютером; невозможность получения навыков работы с реактивами и химической посудой, меньшая наглядность при проведении опытов; отсутствие командной работы при выполнении эксперимента вопрос, либо о том, что студентам комфортно обучаться удаленно, несмотря на возникающие трудности. Анализ ответов на вопрос 7 показывает схожие результаты с ответом на вопрос 3, где 93 % студентов удовлетворены тем, как преподаватели организовали обучение в гибридном формате, но при этом удовлетворенность от собственной работы (вопрос 6) на 20 % ниже, что свидетельствует о том, что в домашних условиях сложно создать комфортную рабочую среду. В таблице представлены обобщенные ответы на вопросы 4, 5, 9 и 10.

По данным таблицы видно, что студенты в равной степени выделяют положительные и отрицательные стороны гибридного обучения. Полученное мнение опрошенных студентов не противоречит литературным данным [12, 13].

По результатам опроса можно сделать вывод, что гибридная форма обучения не оказывает существенного влияния на мотивацию студентов к изучению дисциплины, так, при ответе на вопрос 8 15,5 % обучающихся отметили, что их уровень мотивации повысился, 16,5 % – понизился, 60 % – не изменился, а 8 % затруднились ответить на данный вопрос. В целом, организацию учебного процесса в гибридном формате студенты оценивают на высоком уровне и позитивно воспринимают возможность мигрировать из среды университетского кампуса в онлайн-среду, и наоборот.

Заключение

Гибридная технология, в отличие от дистанционной технологии, наиболее приближена к традиционной форме обучения. Она способна решать проблемы доступности образования, своевременности обратной связи от преподавателя, организации самостоятельной работы студентов, вовлеченности всех участников в работу на занятиях. Данная технология является современной универсальной образовательной средой, в которой предоставлены равные возможности как для онлайн-, так и для офлайн-участников, обучение происходит синхронно, бесшовно, с одинаковой трудоемкостью. Для преподавателей ТПУ, в отличие от других вузов [5, 14], спецификой организации занятия в гибридном формате являлось не чередование, а одновременное применение разных сред обучения и средств передачи информации.

Нами был получен большой опыт в организации занятий с применением цифровых технологий, для этого были переработаны и апробированы сценарии проведения лекционных, практических и лабораторных занятий, разработаны и актуализированы электронные курсы, составлены новые контролирующие задания. Несмотря на возникающие трудности, мы считаем, что такой формат может стать эффективным дополнением к традиционному обучению. Результатом проделанной работы стал новый подход к преподавательской деятельности.

Гибридная форма обучения – это образовательный продукт, который динамично развивается и обновляется. Двигателем его непрерывного развития может являться обратная связь от студентов. Их мнение, идеи и пожелания позволят оценить сильные и слабые стороны такой формы обучения и могут стать точкой роста для новых образовательных технологий.