Нейротехнологии в повышении квалификации педагогов: практическая адаптация

Введение. Во все времена образовательные организации искали пути оптимизации педагогических процессов. Бурно развивающиеся технологии, цифровизация всех сфер жизни социума актуализировали проблему использования достижений нейронауки в педагогике. Осмысленность обучения занимает верхние позиции образовательных приоритетов. Практика показывает, что педагогам для достижения желаемого качества своего труда, нужно опираться на жизненный опыт обучающихся, связывать темы уроков со значимыми и важными для них событиями, интересами, увлечениями, знакомыми ситуациями. Дополнительное профессиональное образование, реализуя принцип опережающего обучения, ориентируется на профессиональные потребности учителей, подкрепляя их новейшими технологиями. Сегодня следует использовать потенциал нейротехнологий для подготовки педагогов к использованию в своей практике новейших научных достижений, которые переводят процесс учения на новый уровень.

Целью исследования является конструирование повышения квалификации педагогических кадров с использованием нейротехнологий.

Обзор литературы. Ученые относят зарождение нейротехнологий к началу XIX века, когда начали изучаться хронометражи последовательностей умственных операций, специфика сознательных и бессознательных состояний человека. В ряде университетов был введен курс педагогической психологии. Образовательная нейрология стала одной из базовых структур нейропедагогики. Нейротехнологии активно развивались последние 50 лет, с каждым годом наращивая мощности и расширяя прикладные аспекты [1]. Нейровизуализация позволила ученым наблюдать работу мозга в процессе экспериментов, что явилось триггером разработки новых фармацевтических аппаратов, новейших программ сканирования, программных продуктов с элементами искусственного интеллекта, виртуальной реальности и пр. Специалисты разных отраслей получают возможность использовать многие возможности мозга. Прогрессивные исследования в сфере нейронных механизмов внимания, запоминания, чтения и цифровых операций выявляют новые подходы к обучению, в том числе и в коррекционной работе [2; 3].

Ряд исследователей считают, что биологические модели познания играют в учении ограниченную роль [4], другие считают образовательную неврологию перспективным аналитическим инструментом повышения эффективности образовательного процесса [5]. Аналитические работы касательно данной проблемы освещают обобщенные мнения педагогов [6; 7]. Большинство американских респондентов с энтузиазмом воспринимают нейротехнологии. Европейские педагоги считают их применение в образовании далеким будущим, но отмечают ценность когнитивной психологии, практическую значимость педагогической психологии для внедрения достижений нейронаук в педагогическую практику. Общее мнение подчеркивает образовательный потенциал нейротехнологий, прогнозируется их существенное влияние на методику, а не на содержание обучения [6].

Современные публикации по нейротехнологиям охватывают различные аспекты образования: нейропедагогика [5], инклюзивное [8] и профессиональное обучение [9], психологопедагогические аспекты и педагогические условия [10], этические проблемы [11] и др. Авторы обосновывают преимущества и нова- торские векторы использования возможностей нейротехнологий, акцентируя внимание на высоком уровне наглядности, повышении интереса к обучению, новых возможностях индивидуального подхода.

Анализ научных трудов позволил выделить приоритетные направления применения в дополнительном профессиональном образовании нейротехнологий:

• —    приобщение к новейшим форматам визуализации изложения учебного материала;

• —    вооружение педагогов педагогическим арсеналом усиления персонификации обучения;

• —    подготовка к результативной коррекционной и инклюзивной работе;

• —    формирование готовности к профориентационной и пропедевтической работе в сфере высоких технологий;

• —    повышение эффективности реализации дополнительных профессиональных программ повышения квалификации.

Методология (материалы и методы). Методологической основой данной работы стали теории индивидуализации обучения, концепция личностно ориентированного обучения, теория построения нейронных сетей, основы искусственного интеллекта, а также труды зарубежных и отечественных авторов, занимающихся теорией и практикой применения нейротехнологий в образовании. Эмпирическое исследование проводилось с опорой на общенаучные принципы комплексного изучения педагогических явлений, методы системного, логического анализа, обобщения, методы математической статистики.

Результаты и их описание. В понятие «нейротехнологии» включены все прикладные достижения в функциональной сфере человеческого мозга, техники взаимодействия с ним на основе современных знаний.

Нейрообразование — это научная область, которая объединяет исследования в области педагогической психологии, развивающей когнитивной нейронауки, неврологии, образовательных технологий, других смежных направлений с целью изучения взаимодействия биологических и образовательных процессов [1]. Исследователи аналогично толкуют понятия «нейродидактика» и «нейропедагогика». В них целевой акцент переносится на оптимизацию образовательного процесса с фокусированием на формировании учебных навыков обучающихся.

Образовательные нейротехнологии базируются на новейших открытиях когнитивных наук. Понимание закономерностей развития детского мозга, гендерных различий образов мышления, индивидуальных особенностей мозговой деятельности, в том числе правшей и левшей, позволяют выбрать оптимальные методики обучения. С целью совершенствования методов обучения и школьных образовательных программ используются последние достижения в области нейронауки, психологии, когнитивной науки и образования.

В институте развития образования разработан и реализуется спецкурс «Педагогические нейротехнологии». Мотивация слушателей достигается за счет демонстраций отдельных доступных технологий, а также разъяснения преимуществ использования их в школьной практике.

Динамика процесса обучения построена на нейронауках, основной задачей которых является применение в школьной среде знаний о том, как обучается головной мозг, что стимулирует развитие его познавательных и иных функций. Освоив азы нейродидактики можно прогнозировать поведение учеников на уроке, понять, как лучше донести знания, стимулировать познавательные способности.

Так как у учителей нет специальной подготовки в нейросфере, но есть многолетний опыт интуитивного поиска результативных подходов к обучению, после мотивационных упражнений слушатели смотрят обучающий фильм, в котором на 3D-моделях в динамике демонстрируются устройство мозга, процессы запоминания, обработки, хранения, воспоминания информации. Далее педагоги составляют для себя ментальные карты мозговых процедур.

В лекции с современной визуализацией дается аналитический обзор последних открытий и достижений нейронауки, среди которых выделяются:

• —    пластичность мозга как непрерывная его адаптивная способность;

• —    зеркальные нейроны как основа умения говорить и эмпатии;

• —    влияние эмоций на обучение, управление своими чувствами как фундамент осознанного обучения;

• —    изучение специфик расстройств обучения как основа построения индивидуальных образовательных траекторий и появления новых инструментов преодоления проблем;

• —    учитывание генетики и опыта для развития учебных навыков.

Виртуальная экскурсия дает возможность слушателям посетить китайские школы округа Цзиньхуа провинции Чжэцзян, в которых используются нейротехнологий. Обручи на голове детей считывают активность мозга. По цвету индикатора учитель видит сосредоточенность учеников на учебном материале: зеленый — активно вовлечен, желтый — частично, красный — занят другими мыслями. Педагог понимает уровень своей эффективности и может скорректировать урок для достижения более высокой сосредоточенности детей.

Экскурсия продолжается посещением канадских и американских экспериментальных классов. Канадское устройство Muse тоже носится на голове, но кроме отслеживания фокусирования человека на обучении, дает советы по релаксации, по медицинским показаниям. Звуком стимулируется активность мозга. Американский девайс Thync Relax Pro крепится на шее, стимулирует нервные окончания, посылает мозгу слабые электрические сигналы, расслабляя, или даже снимая стресс, или активизируя пользователя по ситуации. Далее педагоги обсуждают видеоинтервью экспертов, самостоятельно приходят к выводу о необходимости многоканального анализа данных мозга, сердца и прогнозируют условия использования нейродевайсов в школе.

Занятие в формате круглого стола посвящено новым формам обучения. Несколько слушателей по заданию и материалам преподавателей готовят небольшие выступления с презентациями.

В спецкурс включены практические занятия по использованию отдельных нейротехнологий. Виртуальная реальность (VR) кажется слушателям недосягаемой из-за высокой стоимости. Но демоверсии такого обучения и бюджетные очки перевернули шаблонное педагогическое восприятие технологии, продемонстрировав высочайший уровень наглядности, вовлеченности, сосредоточенности. Получение сложного личного опыта по изучаемому материалу, полное погружение в предметно-информационную среду, возможность безопасного взаимодействия с изучаемыми объектами и другие преимущества были в полной мере оценены слушателями, чтобы задуматься о применении виртуальной реальности в своей педагогической практике.

Большой интерес у слушателей вызывает знакомство с пакетом игр BrainAge. В интернете они видят их популярность в школах Европы и Японии как тренажера мозга. Еще одно название этой нейротехнологии — Тренировка мозга доктора Кавасимы. Важно, что ее можно использовать и взрослым для повышения мозговой активности и профилактики старения. Множество разнообразных головоломок, математические вопросы, задействование микрофона и сенсорного экрана направлены на стимулирование различных частей мозга. Игра-тест анализирует умственные способности, выдает оценку состояния памяти, уровень концентрации внимания и другие нейропоказатели. По ним можно углубить индивидуализацию обучения, усилить развивающие эффекты. Хотя язык игр английский, все инструкции понятны благодаря мультимедийной визуализации. Игры ведут учет и демонстрируют результативность работы с ними.

Одно из практических занятий посвящено нейротехнологии КогиФит (CogniFit). По результатам первоначальной тестовой игры платформа автоматически моделирует программу индивидуального тренинга мозга. Устанавливаются неврологические причины уровня успеваемости ученика, подбираются игры на поддержку его сильных и компенсацию ослабленных когнитивных функций.

Слушатели целевых курсов повышения квалификации знакомятся с нейрообучающими продуктами компании BiTronicsLab. Конструктор «Юный Нейромоделист» подойдет для 8–11-х классов. Будет эффективен на кружковых или факультативных занятиях. С его помощью учащиеся освоят основы нейротехнологий. Другие комплекты модулей можно использовать уже с 7-го класса. Важно, что компания предлагает учителям обучаться по данной проблеме в их Академии через вебинары, мастер-классы, тренажеры. Членам кружков по нейротехнологиям предоставляется поддержка участия в олимпиадах, конференциях, в том числе международных.

Выделено практическое занятие для нейроигр с усиленным здоровьесохраняющим акцентом. С их помощью проводится коррекция психических процессов учащихся через движения. Их можно включать в релаксационные паузы, внеурочную работу. К ним относятся кинезио-логические, глазодвигательные, дыхательные упражнения, растяжки, нейроигры с карточками и др. Все движения в них сопровождаются речью, определенными волевыми усилиями. Педагоги, работающие с детьми с ограниченными возможностями здоровья, делились своим педагогическим опытом использования нейроигр. Они наблюдают их результативность: познавательную активизацию, развитие психических функций, речи. Многие из них отметили, что нейроигры способствуют улучшению способности к самоконтролю, чувства ритма, фонематического слуха, обогащению словарного запаса.

Методом мозгового штурма и работой в малых группах слушатели обосновали педагогические условия применения нейротехнологий в образовательной практике:

— Обогащение результативных образовательных методик нейротехнологиями, а не наоборот.

— Соблюдение главных принципов нейростратегии: изучение когнитивных особенностей учащихся, формирования личного опыта относительно изучаемых предметов и явлений, насыщенная мультимедийность, комфортная динамика обучения, обратная связь.

— Управление психологическим фоном урока. Использование новаций всегда предполагает некоторую ломку стереотипов, что вызывает попытки отрицания, поиска негативных сторон. С другой стороны, насыщенная визуализация, обычно, сопровождается эмоциональными всплесками обучающихся.

Важно поддерживать атмосферу творческой тревожности, сильные эмоции направлять в познавательную активность, акцентировать внимание на личных достижениях каждого ученика, стимулировать в игровых эпизодах познавательную деятельность.

Итоговая аттестация слушателей проходит в форме защиты авторских проектов по применению нейротехнологий в своей педагогической практике. В рамках мониторинга результативности повышения квалификации проведен онлайн-опрос слушателей (138 респондентов). Зафиксирован высокий процент удовлетворенности содержанием и процессом обучения (96%). Учителя осознали возможности использования нейротехнологий в своей работе (92%), отметили их влияние на развитие памяти, внимания, восприятия (98%), на формирование пространственных представлений (92%), на усовершенствование умений прогнозировать результаты своих действий (84%), делать конструктивные выводы (86%).

Обсуждение. Проведенное исследование обозначило ряд дискуссионных проблем. Следует отметить, что на повышение квалификации по целевой дополнительной профессиональной программе, ориентированной на нейротехнологии, записались слушатели от 23 до 42 лет. Учителя старшего возраста, которые составляют около 60%, проигнорировали нововведение. Опираться только на традиционные педагогические методики, значит не учитывать образовательные запросы нового поколения, актуальные достижения науки и техники.

При изучении нейротехнологий у педагогов возникают вопросы, не смещаются ли образовательные акценты с интеллектуального, духовного, физического развития учащихся к их технологическому улучшению. Если используются девайсы, то постоянный контроль вовлеченности может негативно повлиять на психику ребенка. Финансовые затраты по использованию нейротехнологий обостряют социальное неравенство.

Более богатые родители, спонсоры смогут обеспечить доступ к новейшим разработкам отдельным образовательным организациям. Хорошие показатели эффективности стимуляции мозга нейротехнологиями еще не подтверждены долгосрочными эффектами. Так как образование должно носить опережающий характер, то нужно ли перевести в приоритет адаптацию учеников к техносфере?

На наш взгляд, чтобы снизить эти риски преподавателям института развития образования следует рекомендовать педагогам использовать сервисы, имеющие медицинские и педагогические сертификаты безопасности, проверенные практикой нейроигры, минимум нейродевайсов. Возможно, следует провести цикл демонстрационно-обучающих семинаров и мастер-классов для мотивации педагогов старшего поколения к использованию нейротехнологий.

Заключение. Нейротехнологии являются современным инструментом развития познавательных функций обучающихся. Их образовательный потенциал распространяется на взрослых и детей. Понимание физиологии когнитивных процессов раздвигает рамки педагогического влияния.

В образовательных нейросервисах заложены диагностика уровня развития функционально значимых для обучения зон, отслеживание динамики их улучшения, построение индивидуальных учебных траекторий, яркая, динамичная подача обучающих материалов, игровые техники.

Нейроигры выводят познавательную активность обучающихся на новую ступень. Дополнительная профессиональная программа повышения квалификации педагогических кадров, построенная на нейротехнологиях, дает возможность педагогам получить новые знания, освоить перспективные техники и основы психокоррекции, расширить профессионально важные компетенции, преодолеть психологические барьеры. Опираясь на знания о мозге человека, применяя нейрообразовательные техники и технологии, педагоги могут значительно повысить качество обучение.