Особенности организации учебной деятельности в онлайн-сообществе учащихся школ при обучении программированию с использованием визуальных сред и конструкторов роботов

Непрерывные изменения в современном информационном обществе и связанная с этим перестройка рынка труда, повлекшая необходимость подготовки кадров, способных к успешной адаптации в непрерывно меняющейся информационной среде, ведут к необходимости обучения в течении всей жизни, трансформации образовательной деятельности и изменениям в системе образования, поиску новых моделей обучения, в которых роли субъектов образовательного процесса направлены на самообразование.

Ключевым умением для жизни в информационном обществе, по мнению многих зарубежных и российских исследователей, является «умение учиться», где базовый элемент – образовательная коммуникация, подразумевающая взаимодействие участников в интерактивном режиме, направленное на понимание и ценностно-смысловое согласование содержания обучения для его дальнейшего осмысления и присвоения [6; 10]. Рост объемов получаемой информации, перенос большей части коммуникаций и жизнедеятельности в сеть меняет и способы получения и передачи знаний в целом, природу коммуникаций участников образовательного процесса, их интенсивность и социальные взаимодействия.

Развитие сети Интернет и технические возможности образовательных учреждений и самих участников образовательного процесса позволяют организовывать сетевые формы коммуникаций и использовать инновационные интерактивные инструменты в обучении с разнообразными видами обратной связи и специфическими видами учебной деятельности, например, с использованием потенциала сетевых сообществ, которые позволяют реализовать потребности в коммуникациях, взаимодействии и коллективной работе, коллективном творчестве, получении оценки другими членами сообщества, работе с большими потоками информации и умении выбирать нужную, непрерывно получать образование на протяжении всей жизни [6; 11]. Это приводит к изменению основных подходов к обучению, к реконструкции их организационно-методических составляющих, позволяющих учитывать специфику сетевых коммуникаций и сетевых сообществ, эффективно применять дистанционные и сетевые формы взаимодействия участников образовательного процесса [1; 3; 5].

* Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта № 19-29-14064 «Теоретико-методологические основы и технологическое обеспечение реализации образовательной деятельности в онлайн-сообществах учащихся школ».

Исследованиями взаимодействий в сетевых сообществах с разных сторон занимались многие ученые (Н.В. Андреева, С.В. Бондаренко, В.В. Гриншкун, A.A. Кузнецов, Е.Д. Патаракин, Р.Г. Рамазанов, Н.А. Сергеев, Стайн Брэтен, Ян ван Дейк и др.).

Под сетевым сообществом чаще всего понимается группа людей, взаимодействующих на основе сетевых коммуникаций, имеющих между собой общие связи и способные к совместным формам активности и саморефлексии [11]. Примерами сетевых сообществ могут быть различные страницы сайтов, блоги, форумы, группы в сети Интернет, например, страницы сети ВКонтакте и др., каналы на YouTube, общие чаты в Telegram, Viber и др., различные профессиональные сетевые сообщества, открытые массовые образовательные курсы, сервисы сети Интернет, направленные на организацию взаимодействия пользователей, обмен информацией или организацию совместной деятельности в сети и др. В роли модераторов подобных сетевых сообществ часто выступают создатели страницы или группы, а простейшая возможность коммуникаций может быть осуществлена в виде оставления комментариев (динамических сообщений с постоянными адресами) к публикуемому контенту или обмена файлами (можно использовать почту, файлообменники, конструкторы сайтов, сетевые сервисы и др.).

Вслед за А.Н. Сергеевым, исследуя связи между педагогическими технологиями, современными сервисами Интернета и сетевыми сообществами, под сетевым образовательным сообществом будем понимать сетевое сообщество Интернета, направленное на решение педагогических задач [11].

Компьютерная сеть из технической системы, обеспечивающей способы информационной деятельности людей превращается в особое социально-образовательное пространство в виде онлайн-сообщества, реализующего возможности по формированию коллективного субъекта образовательной деятельности школьников. При этом не каждая группа в онлайн-сообществах является коллективным субъектом. Отличительной чертой коллективного субъекта является его общность, представляющая из себя команду или группу взаимосвязанных участников, которые объединены общими интересами и ценностями, с общими целями, и действующих как единое целое в разных видах активности [12].

Рассматривая онлайн-сообщества учащихся школ в образовательном аспекте, будем иметь в виду не стихийно сформированные онлайн-сообщества школьников, а сообщества, которые управляются со стороны учителей, направляющих межличностные взаимодействия обучающихся к совместному достижению образовательных целей, с высоким уровнем осознанности, с применением современных сетевых и информационных технологий с педагогической поддержкой учителя-предметника.

В аспекте понимания онлайн-сообщества как коллективного субъекта образовательной деятельности под образовательным онлайн-сообществом учащихся школ будем понимать сетевое образовательное сообщество школьников, объединяющее учащихся и учителей в единый коллектив, в основе которого лежат общие ценностносмысловые ориентиры, направленные на достижение образовательных целей [12].

В существующей образовательной практике образовательные онлайн-сообщества используются довольно широко и создаются на различных онлайн-платформах, например, сетевые онлайн-сообщества на основе социальных сетей, где учитель организует взаимодействие обучающихся одного класса при изучении учебных предметов [9].

Обучение в образовательных онлайн-сообществах отличается специфической виртуальной образовательной средой, в которой коммуникационные процессы протекают интенсивно, с высокой мотивацией обучения, позволяют приобретать опыт общения с другими людьми, учиться поддерживать друг друга и обучаться через практику [1; 8]. Важно отметить, что образовательное онлайн-сообщество имеет возможность, не ограничиваясь узкими образовательными задачами, влиять на становление картины мира

ИНФОРМАТИЗАЦИЯ ОБРАЗОВАНИЯ: ТЕОРИЯ, ТЕХНОЛОГИИ, ОПЫТ обучаемых, их систему ценностей, участвовать в их становлении как личностей и их социализации в обществе [14].

Необходимо отметить, что, несмотря на очевидный потенциал обучения на основе образовательных онлайн-сообществ, вопросы их создания и организации деятельности на их основе остаются еще мало изученными. Многие исследователи под созданием образовательных онлайн-сообществ понимают обеспечение необходимых условий для его функционирования. Например, создание подобных условий функционирования на основе социальных сервисов Интернета (Вконтакте и др.) достаточно просто с технической стороны, но несет в себе определенные риски, связанные с глобальной сетью, не защищенностью личной информации обучающихся, угрозами буллинга в сети и др. Для решения подобных проблем можно создать на базе образовательной организации свой портал в Интернете (примерами могут служить порталы Вики, Moodle и др.), разместить там востребованную информацию, обеспечить возможности коммуникаций, привлечь заинтересованных людей и обеспечить инициирование первоначальной активности для организации совместной деятельности и обсуждений при создании сетевого образовательного сообщества.

Подобный подход связан с определенными проблемами, т. к. важной частью образовательного онлайн-сообщества являются внутренние связи и отношения между людьми, их общие ценности и интересы. Поэтому создавать образовательные онлайн-сообщества важно только с использованием механизмов, которые обеспечивают состояние сетевой группы на основе феномена субъектности как коллективного субъекта деятельности в виртуальной среде сети Интернет [12]. В основу описания подобных состояний сетевых групп положены исследования (И.В. Вачков, А.Л. Журавлев, Е.И. Са-харчук, А.Н. Сергеев и др.), рассматривающие отношения людей в группах как пред-субъектные (потенциальный уровень – участники не связаны общими связями, не придают особой ценности совместному обсуждению, отношения достаточно отчужденные), субъект-объектные (номинальный уровень – каждый член сообщества может быть достаточно активным в определенном виде деятельности и обращаться к другим участникам сообщества для ее реализации, но сетевая деятельность в данном случае задается извне, например, в процессе обучения на основе ресурсов сообщества участники изучают учебный материал и обращаются друг у другу за помощью как к объектам, могущим предоставить необходимые ресурсы) и субъект-субъектные (реальный уровень – каждый участник воспринимает себя и своего партнера как субъекта, видя свою и его ценность, например, при реализации образовательных проектов в сети Интернет) [2].

Сегодня в России наблюдается дефицит IT-кадров, поэтому возрастает значимость обучения курсу информатики в школе, и особенно разделам, связанным с программированием. Вместе с тем в сферу приоритетных направлений развития информационных технологий попадает и робототехника, наряду с программированием выступающая на данном этапе важнейшей задачей дальнейшей подготовки специалистов инженерно-технических профилей с учетом приоритетов современных школьников. Онлайн-сообщества можно эффективно использовать при обучении школьников программированию и робототехнике с использованием визуальных сред и конструкторов роботов [13].

Усвоение раздела алгоритмизации и программирования в школьном курсе информатики является сложным, поэтому при обучении программированию важную роль могут играть роботы [4] в качестве исполнителя программ. Такие визуальные среды, как ПиктоМир, TRIK Studio, Scratch, Kodu Game Lab и др., используемые совместно с наборами роботов (например, Lego Mindstorms NXT, Lego Mindstorms EV3, ApitorSuperBot, Arduino и др.), позволяют визуализировать и упростить написание программ при обучении программированию [7]. Примером использования визуальных сред программи- рования и наборов роботов может служить визуальная среда TRIK Studio, позволяющая пользователю программировать материальных исполнителей, собранных из конструкторов роботов (Lego Mindstorms NXT, Lego Mindstorms EV3, ApitorSuperBot, ТРИК, квадрокоптер Пионер и др.). Составление программного кода может происходить на визуальном языке или текстовых языках программирования (Python, JavaScript и др.). Визуальная среда TRIK Studio обладает важной особенностью – возможностью отлаживать программный код на симуляторе.

В Волгоградском государственном социально-педагогическом университете на базе факультета математики, информатики и физики проводится исследование по использованию образовательных онлайн-сообществ в обучении школьников на основе образовательного портала . Образовательная платформа позволяет: разрабатывать учебные онлайн-курсы; использовать аудио, видео, фото и др.; обмениваться различными ссылками, файлами и сообщениями с обучающимися; встраивать на платформу видеоматериалы и различные сервисы сети Интернет; проводить обучение на онлайн-курсах в формате видеоконференции; создавать и выкладывать на платформу авторские проекты самими обучающимися; добавлять тесты и опросы; управлять доступом и правами пользователей и преподавателей и др. [6; 11]. Студенты, будущие учителя математики, информатики и физики создают на базе онлайн-курсов собственные проекты, разрабатывают методические указания для школьников и учителей, которые апробируют при защите своих проектов, а в дальнейшем в ходе педагогической практики в школах Волгограда.

Далее покажем пример организации учебной деятельности школьников на основе онлайн-сообществ с применением технологий смешанного обучения. Поскольку не у всех школьников имеются робототехнические наборы в наличии, то возможно использовать смешанное обучение. При смешанном обучении робототехнике обучение можно проводить в два этапа. На первом этапе: разработка онлайн-основы проекта, подбор персонажей, разработка условий их взаимодействий и соответствующая реакция на это

Рис. 1. Отрисовка фона, препятствий и основного персонажа и этап онлайн-программирования в визуальной среде Скретч взаимодействие. На втором этапе: очное занятие, когда учитель и обучающиеся, в зависимости от выбранной концепции управления персонажем и набора его возможностей в разрабатываемом проекте, настраивают конфигурацию контроллера, например, в робототехническом наборе Lego Mindstorms Ev3. т. к. темп работы у всех обучающихся разный, учителю необходимо продумывать дополнительные задания для каждого блока занятия, при этом следует учитывать, что отсутствие выполнения этих заданий не должно повлиять на конечный продукт занятия. Для контроля готовности обучающихся используется чат, в котором каждый сообщает о готовности или количестве времени, которое необходимо именно ему. Демонстрация экрана каждым обучаемым необходима в конце занятия для проверки качества выполнения поставленной задачи, также происходит оценка работы конкретного обучаемого остальной группой и возможен совместный поиск ошибок и их исправление, при этом происходит и проверка усвоения полученных знаний группой в целом. Бывают ситуации, в которых обучающиеся не имеют возможности подключиться к занятию, решить данную проблему поможет такая функция Skype как запись звонка. Отсутствующие могут в любое удобное для себя время освоить материал и прислать выполненное задание педагогу в этом же сервисе.

В качестве примера рассмотрим проект «Гонки». Игра создаётся в визуальной среде программирования Скретч, используется в качестве контроллера робототехнический набор Lego Mindstorms Ev3.

На первом этапе, в режиме онлайн, происходит выбор и отрисовка фона, препятствий и основного персонажа (рис. 1). Отрисовка персонажей возможна как в самой среде Скретч, так и в сторонних редакторах с последующей загрузкой в среду Скретч.

Редактор Скретч позволяет создавать как векторные, так и растровые изображения и предоставляет для каждого формата соответствующие инструменты. После отрисов-ки есть возможность конвертировать полученный результат в растровое изображение из векторного и наоборот. При разработке проекта «Гонки» был выбран метод отрисовки основного персонажа «машины» непосредственно в среде Скретч. Отрисовка выполня-

Рис. 2 . Пример контроллера робототехнического набора Lego Mindstorms Ev3

лась с использованием инструментов создания и редактирования векторных изображений. Полученный персонаж состоит из графических примитивов с различным цветом заливки и контура. Далее необходимо продумать и запрограммировать реакции при взаимодействии каждого персонажа. В данном случае используются и фоновые персонажи, которые не реагируют на взаимодействие с основными персонажами, а лишь создают эффект скроллинга. Их необходимо запрограммировать в первую очередь. Далее добавляются препятствия и основной персонаж, которым школьники будут управлять. Т. к. его движение будет зависеть от контроллера, который подключается на втором этапе после сборки из робототехнического набора, то для этого персонажа прописываются лишь начальная позиция относительно осей координат и реакция на взаимодействие с другими активными персонажами. Для препятствий прописывается полная механика их поведения, начиная с начального положения относительно осей координат при запуске проекта и до их реакции на столкновение с основным персонажем.

На втором этапе разрабатывается контроллер, в котором присутствуют моторы из набора Lego Mindstorms Ev3, а именно один большой мотор и один средний (рис. 2). Большой мотор используется для регулировки скорости движения основного персонажа, а средним происходит управление направлением персонажа. После сборки данной конфигурации контроллера происходит его подключение к основному проекту и написание основного кода для связи контроллера с поведением персонажа.

Обучение на основе онлайн-сообществ имеет ряд особенностей, которые необходимо учитывать при подготовке, а также в ходе самих занятий. Создание онлайн-сообщества позволяет оповещать всех обучающихся о начале занятий, организовывать их учебную деятельность с использованием интерактивного мультимедийного образовательного контента, онлайн-занятий в режиме видеоконференции, эффективной обратной связи в онлайн-сообществе (возможность обмениваться сообщениями, писать комментарии к образовательному контенту, ставить лайки, отвечать на вопросы учителя, обсуждать совместные проекты, использовать тесты, викторины и опросы для самоконтроля, и оперативного контроля работы, и степени усвоения учебного материала и др.). При организации занятий онлайн в режиме видеоконференции сегодня имеется доста-

Рис. 3. Использование сервиса Skype при смешанном обучении программированию с использованием визуальных сред и конструкторов роботов точно много возможностей, среди которых популярными остаются сервис Skype, различные сетевые сервисы (например, VK Звонки и др.), инструменты для организации видеоконференций с открытым кодом (JitsiMeet, BigBlueButton и др.).

При организации занятий в режиме видеоконференции важно следить за качеством связи, настройками микрофонов, веб-камеры в классе и у обучающихся, заранее проверять оборудование и наличие сети Интернет. Веб-камера выполняет роль контроля присутствия обучаемых, а также их вовлеченности в процесс обучения, но этот элемент легко заменяется опросами в чате или вопросами конкретному обучаемому в разный промежуток времени занятия. Особенно важно наличие микрофона для учителя, т. к. обучающиеся в ходе занятия в основном ориентируются не на демонстрацию экрана, а на инструкции педагога, которые он подробно озвучивает. На рис. 3 представлен фрагмент смешанного занятия (с подключением части обучающихся в режиме видеоконференции с помощью сервиса Skype).

Подводя итоги, можно сделать выводы, что при создании образовательных онлайн-сообществ как коллективного субъекта деятельности в виртуальной среде сети Интернет наиболее полезно в качестве педагогических технологий использовать:

• 1.    Видеоконференции для организации учебной деятельности в процессе совместного просмотра и обсуждения образовательного мультимедийного контента, когда обучающиеся могут задавать вопросы, отвечать на вопросы учителя в комментариях к учебному мультимедийному контенту, демонстрировать свой экран с выполненным заданием (при демонстрации происходит оценка работы конкретного обучаемого остальной группой школьников, а также возможен совместный поиск ошибок и их исправление, при этом происходит и проверка усвоения полученных знаний группой в целом) и др. При этом формат видеоконференции подходит для онлайн-обучения или смешанного класса, когда часть обучающихся находится в классе, а часть подключается онлайн.

• 2.    Технологии смешанного обучения, совмещающие обучение с очным присутствием учителя и обучающихся и онлайн-обучение на базе онлайн-сообществ школьников, что особенно востребовано при обучении программированию и робототехнике.

• 3.    Сетевые образовательные проекты, в ходе которых осуществляется целенаправленная совместная деятельность обучающихся и педагогов. Для поддержки проектной деятельности целесообразно использовать онлайн-курсы с необходимой для создания проекта информацией и качественной обратной связью для обсуждения обучающимися разрабатываемых проектов.

• 4.    Систему наставничества, когда разделенные на малые группы обучающиеся выполняют совместно необходимые задания и при этом за каждым участником закреплен наставник – более сильный обучающийся или обучающийся, прошедший успешно данную тему ранее, который помогает выполнять задание наставляемому обучаемому в зоне его ближайшего развития.