Разработка и перспективы использования концепт-модели электронных центров инженерно-технического творчества и обучения детей

В ситуации перехода Российской Федерации от индустриального к постиндустриальному информационному обществу нарастают вызовы системе образования и социализации человека. Все острее встает задача общественного понимания необходимости дополнительного образования как открытого вариативного образования и его миссии наиболее полного обеспечения права человека на развитие и свободный выбор различных видов деятельности, в которых происходит личностное и профессиональное самоопределение детей и подростков.

Актуальной становится такая организация образования, которая обеспечивала бы способность человека включаться в общественные и экономические процессы.

Конкурентные преимущества дополнительного образования в сравнении с другими видами формального образования проявляются в следующих его характеристиках:

– свободный личностный выбор деятельности, определяющей индивидуальное развитие человека;

– вариативность содержания и форм организации образовательного процесса;

– доступность глобального знания и информации для каждого;

– адаптивность к возникающим изменениям [1].

Актуальные тенденции развития информационной среды и технологий приводят к необходимости формирования и развития новых направлений дополнительного образования, которые должны основываться на освоении детьми и подростками современных технологий, обеспечивающих их личностное и профессиональное самоопределение в изменяющемся мире, в том числе инженерные технологии: включение детей и подростков в проектирование и создание технических объектов, решающих конкретные производственные или бытовые задачи.

Развитие новых направлений дополнительного образования требует создания новых моделей организаций дополнительного образования (центров дистанционного образования, тьюторских центров, сетей эксплораториумов, игровых центров и технических площадок, специализированных порталов (центров увлечений, хобби-центров), центров интеллектуального развития и творчества детей, подростков и молодежи, музеев науки и техники (в том числе виртуальных), молодежных инновационных центров, тематических парков (использующих исторический, культурный, этнографический потенциал территорий).

В настоящее время в России идёт реализация ряда федеральных, региональных программ и подготавливаются новые инициативы по восстановлению всей системы научно-технического творчества молодёжи [2]. Примером такой программы может служить Комплекс мер по реализации Концепции общенациональной системы выявления и развития молодых талантов, в рамках которого c целью совершенствования работы с одаренными детьми на основе взаимодействия вузов и школ в рамках проектов ФЦПРО на базе национальных исследовательских и федеральных университетов созданы и действуют 6 центров и 12 дистанционных школ для работы с одаренными детьми по различным академическим направлениям и десятки региональных центров [3].

В рамках первого этапа проекта «Создание моделей центров инженерно-технического творчества и обучения», выполняемого компанией IBS [4] за счет средств федерального бюджета по заказу Министерства образования и науки Российской Федерации в рамках мероприятий 3.3.1 и 3.3.2 ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014-2020 годы», была разработана концепт-модель электронных центров инженернотехнического творчества и обучения детей.

Целью разработки концепт-модели центров инженерно-технического творчества и обучения (далее - ЦИТТиО) является разработка методологических подходов к созданию площадки, обеспечивающей развитие творческих способностей детей и подростков на базе образовательных организаций дополнительного образования детей исследовательской, инженерной, технической, конструкторской направленности.

Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:

• —    Определены общие требования к концепт-модели центра инженерно-технического творчества и обучения;

  – Проведен отбор и обоснование выбора направлений деятельности центров инженерно-технического творчества и обучения;

• —    Описаны модели центров инженерно-технического творчества и обучения детей.

Общие требования к концепт-модели центров инженернотехнического творчества и обучения

При проектировании электронных центров инженерно-технического творчества и обучения были использованы следующие принципы, подходы и технологии:

– Подходы к созданию систем дистанционного обучения;

– Принцип открытости программных и аппаратных платформ;

– Технологии    создания    интегрированной    и

• интерактивной информационно-образовательной среды на основе современных сетевых технологий;

  –     Веб-технологии;

  –     Технологии виртуализации.

Структура электронного центра инженерно-технического творчества и обучения состоит из комплекса следующих компонентов:

• 1.     Главная страница ЦИТТиО.

• 2.     Личный кабинет обучающегося.

• 1.1.   Виртуальная лаборатория1.

• 1.2.   Виртуальная лаборатория2.

• 1.3.…

• 1.4.   Виртуальная лабораторияN.

• 3.     Компонент выявления одаренных детей.

• 4.     Форум.

Электронный центр инженерно-технического творчества и обучения предназначен для следующих категорий пользователей:

–     обучающиеся (от 12 до 18 лет);

–     преподаватели;

–    представители  органов управления  в сфере образования.

Главная страница ЦИТТиО включает следующие разделы:

–     Новости.

–    Успехи обучающихся (Доска лидеров).

–    Мнения преподавателей.

–    Форум.

С помощью личного кабинета обучающийся может сформировать набор виртуальных лабораторий, увидеть обобщенные результаты обучения по всем лабораториям, которые доступны обучающемуся, изменить личные настройки.

При работе в виртуальной лаборатории обучающийся сможет сделать основные настройки приложения: добавить / изменить личные сведения, изменить настройки отображения наград, очков и уровня (публичное/непубличное отображение), настроить уровень сложности курса и т.д.

Личный кабинет обучающегося включает модуль Результаты, отражающий обобщенные результаты и динамику обучения по всем лабораториям, которые доступны обучающемуся, включая:

– информацию о периодичности обучения (в разрезе лабораторий, периодов);

– информацию о посещаемости лабораторий по периодам (день, неделя, месяц);

– информацию о периодичности просмотров файлов из библиотек документов (день, неделя, месяц).

Принципиальная модель виртуальной лаборатории электронного центра инженерно-технического творчества и обучения представлена на рис. 1.

Рис. 1. Принципиальная модель виртуальной лаборатории

Виртуальная лаборатория электронного центра инженернотехнического творчества и обучения представляет собой комплекс технических и программных средств, обеспечивающих следующий набор функциональных возможностей:

– выполнение лабораторных работ на виртуальных стендах;

– проведение индивидуальных занятий и освоение теоретических знаний в режиме самостоятельной работы с мультимедийными компьютерными учебниками;

– приобретение практических знаний и навыков в режиме самостоятельной работы с виртуальными объектами;

– реализация собственных лабораторных практикумов;

– выполнение тестовых знаний и автоматизированный контроль полученных знаний;

–   предоставление статистической информации о прохождении курса/модуля;

–    поиск необходимой информации;

–     формирование базы данных результатов обучения;

–     формирование аналитических отчетов.

Виртуальная лаборатория включает мультимедийный учебнометодический комплект, предусматривающий самостоятельное освоение обучающимися теоретических материалов лаборатории, включая:

– программу виртуального обучающегося модуля с формулированием результатов обучения;

– электронный     контент     модуля     (тексты, видеоматериалы, презентации, ролики и т.п.);

–    мультимедийные учебники и обучающие программы;

–    ссылки на другие информационные источники

(материалы других лабораторий электронного центра инженерно-технического творчества, базы данных, электронные библиотеки), которые могут быть использованы обучающимся в ходе освоения программы модуля.

Учебная лаборатория содержит измеримые цели, которых смогут достичь слушатели, изучив теоретические материалы, входящие в программу модуля (курса). Цели декомпозированы на задачи, тем самым сложный процесс обучения разбит на простые и понятные шаги. Последовательность описанных выше шагов прохождения теоретических материалов курса и достижения целей визуализирована в виде схемы (квеста), что поможет сделать «условия победы» (успешного завершения модуля (курса) ясными и прозрачными для обучающегося.

В процессе обучения у обучающегося есть возможность по желанию менять уровень сложности модуля (курса), подстраивая процесс обучения под свой темп усвоения нового материала. Количество пройденного теоретического материала наглядно отражено с помощью игрового элемента «Прогресс». За прохождение обучающимся теоретического материала будут начисляться очки и выдаваться награды, в том числе бонусы за систематический вход в лабораторию. Накопление очков и наград будет повышать уровень обучающегося.

В ходе обучения уровень знаний обучающегося проверяется с помощью выполнения тестовых заданий (их количество определяется в соответствии с программой обучения), в том числе с использованием игрового элемента «Битва с боссом» (выполнение дополнительного творческого задания или проекта). Полученные в ходе тестирования результаты будут наглядно отражены с помощью игрового элемента

«Прогресс». За успешное прохождение обучающимся контрольных заданий начисляются очки и выдаются награды. Накопление очков и наград повышает уровень обучающегося.

Кроме того, в ходе обучения предусмотрен автоматизированный контроль полученных знаний.

Результаты и динамика обучения отражаются в форме отчетов в соответствующем блоке каждой лаборатории, включая:

– информацию о периодичности обучения (в разрезе модулей (курсов), периодов);

– информацию о посещаемости лаборатории по периодам (день, неделя, месяц);

– информацию о периодичности просмотров файлов из библиотек документов (день, неделя, месяц).

Компонент выявления одаренных детей электронного центра инженерно-технического творчества и обучения включает следующий набор функциональных возможностей:

• 1.     формирование Портфолио обучающегося ЦИТТиО;

• 2.     набор критериев одаренности детей и молодежи в

• 3.     предоставление возможности обучающимся пройти

рамках обучения в ЦИТТиО;

психологические тесты, направленные на выявление одаренности.

Портфолио отражает детализированную статистическую и аналитическую информацию о прохождении курса обучающимся и будет доступен представителям органов управления образованием. Портфолио включает как результаты обучения конкретного обучающегося, так и более узкую информацию – статистику действий пользователей на ресурсе, на основании анализа которой разрабатываются дополнительные показатели и алгоритмы выявления одаренности детей и молодежи.

Критерии отбора одаренности детей и молодежи являются индикаторами, в соответствии с которыми обучающиеся в электронном центре дети и молодежь будут попадать в условную группу «Одаренные дети». Каждый критерий выделен на основе анализа сложного и многогранного феномена одаренности детей и молодежи.

• 1.      Количество баллов. На каждом этапе обучения

• 2.      Выбор сложности . На каждом этапе обучения

• 3.      Решение загадок/ головоломок . Помимо основного

• 4.      Прогресс обучающегося. В начале курса каждый

• 5.      Систематичность занятий. Для каждого

обучающийся имеет возможность набрать определенной конечное количество баллов, изучая теоретический материал и выполняя обязательные и дополнительные задания. Обучающиеся, набравшие максимальное количество баллов, рассматриваются как обладатели высокой академической успеваемости.

обучающийся имеет возможность самостоятельно изменить сложность преподаваемого материала, в том числе решая дополнительные задания повышенной сложности. Обучающиеся, выбравшие самый высокий уровень сложности материала и успешно окончившие курс, имеют высокий уровень развития специальных способностей.

материала в лабораториях представлены загадки и головоломки, основанные на теоретическом и практическом материале курса. Данные загадки и головоломки необязательны для прохождения курса, однако, обучающиеся, решившие их, смогут получить доступ к дополнительным заданиям с повышенной сложностью. Решившие наибольшее количество дополнительных заданий или предложившие нестандартные решения потенциально имеют развитое творческое (оригинальное) мышление.

обучающийся должен пройти входное тестирование, чтобы определить начальный уровень слушателя. Индивидуальный прогресс прохождения теоретического и практического материала курса учитывается с помощью элемента «Прогресс». Процесс обучения условно разбит на этапы, на каждом из которых будет замеряться средний уровень прогресса обучающихся. Обучающиеся, которые смогли значительно (на 20-30% больше относительно среднего уровня обучающихся в лаборатории) увеличить уровень прогресса хотя бы на одном этапе обучения, демонстрируют повышенную мотивацию к обучению.

обучающегося собираются данные о его действиях в рамках электронного центра инженерно-технического творчества и обучения.    Систематическое    ежедневное    прохождение теоретических и практических материалов свидетельствует о настойчивости при достижении намеченных целей.

Помимо критериев отбора, основанных на прохождении дистанционного обучения, в электронных центрах использованы психологические тесты, направленные на выявление высокого умственного развития и высокого развития общих способностей обучающихся:

• –     тест на определение умственного развития (IQ);

• –     тест на определение уровня обучаемости;

• –    тест на определение уровня гибкости мышления;

• –     тест на определение уровня объем памяти.

Результаты и динамика обучения отражены в форме отчетов в соответствующем блоке каждой лаборатории, включая:

– информацию о периодичности обучения (в разрезе модулей (курсов), периодов);

– информацию о посещаемости лаборатории по периодам (день, неделя, месяц);

– информацию о периодичности просмотров файлов из библиотек документов (день, неделя, месяц).

Помимо статистической информации о личном прохождении курса обучающимся, результаты обучения наглядно отображены с помощью игрового элемента «Доска лидеров», где представлены слушатели, набравшие максимальное количество очков. По желанию обучающегося, данный элемент можно будет скрыть, используя настройки в Личном кабинете.

Модуль «Результаты» предоставляет заинтересованным сторонам возможность просмотра статистической и аналитической информации, полученной в ходе контроля действий пользователей, а также просмотра статистической информации по использованию ресурсов электронного центра.

Модуль «Результаты» реализует следующий набор функций:

– Предоставление обучающемуся статистической информации о прохождении обучения (в разрезе лабораторий, периодов);

– Предоставление заинтересованным представителям органов управления образованием статистической и аналитической информации о прохождении обучения (в разрезе регионов, лабораторий, периодов);

– Предоставление заинтересованным представителям органов управления образованием статистической информации о выявлении в ходе обучения одаренных детей и молодежи;

– Предоставление заинтересованным представителям органов управления образованием и администраторам электронного центра информации по статистике посещений по периодам (день, неделя, месяц);

– Предоставление информации администраторам электронного центра по статистике просмотра файлов из библиотек документов по периодам (день, неделя, месяц);

– Предоставление информации администраторам электронного центра об активности пользователей по периодам (день, неделя, месяц).

Пользователям лаборатории предоставлена возможность обмена сообщениями с помощью дискуссионного форума. Зарегистрированные пользователи могут общаться индивидуально, используя встроенную систему личных сообщений форума.

Обоснование выбора направлений деятельности центров инженерно-технического творчества и обучения

Прикладные исследования служат фундаментом технологической модернизации экономики, формирования нового облика секторов и устойчивого экономического роста. Повышение эффективности прикладной науки, использование ее результатов для разработки и продвижения на рынки инновационных продуктов и услуг – первоочередные задачи российской инновационной системы, которые приобретают особую актуальность в связи с заметным истощением научно-технологического задела, созданного еще в советское время.

Определение областей науки и технологий, обладающих максимальным потенциалом для формирования экономики будущего, является одной из целей национального долгосрочного прогноза научнотехнологического развития, реализуемого Национальным исследовательским университетом «Высшая школа экономики» по заказу Министерства образования и науки Российской Федерации. В докладе «Долгосрочные приоритеты прикладной науки в России» [5] были представлены приоритеты долгосрочного развития прикладной науки в России по семи направлениям: «Информационно-коммуникационные технологии», «Биотехнологии», «Медицина и здравоохранение», «Новые материалы и нанотехнологии», «Рациональное природопользование», «Транспортные и космические системы», «Энергоэффективность и энергосбережение».

Поэтому создание электронных центров инженерно-технического творчества и обучения реализуется в рамках развития одного из этих направлений, а именно – «Информационно-коммуникационные технологии».

Информационно-коммуникационные технологии (ИКТ) выступают одним из ключевых драйверов перехода к экономике, основанной на знаниях. Их развитие способствует повышению качества жизни населения, эффективности ведения бизнеса и государственного управления, возникновению новых форм получения образования, коммуникации и социализации людей, обеспечению доступа к различным видам информации.

Каждый центр посвящен одной из тематических областей направления «Информационно-коммуникационные технологии» и состоит из одной или нескольких тематических лабораторий.

В данной концепт-модели рассмотрены следующие перспективные тематические области направления ИКТ:

– Предсказательное моделирование, функционирование перспективных систем;

– Телекоммуникационные технологии;

– Элементная база и электронные устройства, робототехника.

В соответствии с перспективными направлениями ИКТ были разработаны модели следующих центров инженерно-технического творчества и обучения детей (ИТТД):

• 1.    Центр ИТТД «Цифровое моделирование», в составе которого:

  – Лаборатория «Графические модели».

  – Лаборатория «Трёхмерное моделирование».

  – Лаборатория «Имитационное моделирование».

  – Лаборатория «Математические модели».

  – Лаборатория «Моделирование процессов оптимального планирования».

  – Лаборатория «Моделирование физических систем и процессов».

  – Лаборатория «Моделирование экологических систем и процессов».

  – Лаборатория «Объектно-информационные модели».

  – Лаборатория «Системный анализ».

  – Лаборатория «Статистические модели».

  – Лаборатория «Табличные модели».

  – Лаборатория «Формализация и моделирование».

  – Компонент выявления одаренных детей.

• 2.    Центр ИТТД «Веб-программирование», в составе которого:

  – Лаборатория «Основы программирования».

  – Лаборатория «Основы веб-программирования».

  – Лаборатория «Создание макета сайта».

  – Лаборатория «Веб-дизайн».

  – Лаборатория «Компьютерный дизайн».

  – Лаборатория «Программирование интерфейсов».

  – Лаборатория «Создание динамических страниц».

  – Компонент выявления одаренных детей.

• 3.    Центр ИТТД «Виртуальная робототехника», в составе которого:

  – Лаборатория «Моделирование и управление в робототехнике».

  – Лаборатория     «Основы     конструирования     и

• программирования робототехники».

  – Компонент выявления одаренных детей.

Перспективы развития и продвижение электронных центров инженерно-технического творчества и обучения

Перспективы развития электронных центров инженерно-технического творчества и обучения требуют создания интерактивного сетевого центра интеллектуального развития и творчества детей, подростков и молодежи на базе следующих центров инженерно-технического творчества и обучения:

Цифровое моделирование;

Веб-программирование;

Виртуальная робототехника.

Интерактивный сетевой центр интеллектуального развития и творчества детей, подростков и молодежи будет решать следующие задачи:

– развитие у молодого поколения (в том числе и детей с ограниченными физическими возможностями) интереса к науке, технике, образованию и культуре;

– развитие у них инициативности, творческого мышления, способности к нестандартным решениям;

привлечение детей и подростков к занятиям научными изысканиями и творчеством;

– поддержка талантливой (одаренных) детей и подростков,

– поддержка развития отечественной науки, кадров и производства.

Интерактивный сетевой центр интеллектуального развития и творчества детей, подростков и молодежи будет включать следующие сервисы:

Доступ к виртуальным Музеям науки.

Проведение лекций и мастер-классов педагогов и носителей практик.

– Консультации педагогов, психологов, тьюторов.

Сетевые конкурсные площадки для презентации продуктов и проектов.

– Сетевые коммуникативные и проектные сообщества, сообщества по обмену знаниями и др.

–   База  данных  портфолио одаренных детей и подростков.

–   База  данных  электронных научно-популярных журналов.

Эффективное продвижение электронных центров инженернотехнического творчества в социальных сетях предполагает ряд ключевых этапов:

• 1.    Стратегия продвижения:

• –    исследование аудитории и конкурентов;

• –    формирование правил коммуникаций с аудиторией и плана ее привлечения;

  – создание концепции реализации стратегии.

• 2.    Разработка бренд-платформы:

• –    разработка дизайна и создание групп, блогов, страниц, аккаунтов (бренд-платформы);

• –    интеграция сайта / блога с соцсетями.

• 3.    Разработка контента, интересующего аудиторию.

• 4.    Привлечение аудитории:

• – френдинг;

  – медиареклама.

• 5.    Управление коммуникациями с аудиторией:

• –    организация дискуссий;

• –    комментирование постов пользователей;

• –    организация экспертной поддержки.

• 6.    Отчетность:

• – мониторинг активности аудитории;

  – контроль достигнутых показателей.

Наиболее распространёнными и эффективными инструментами продвижения в социальных сетях являются:

– создание и продвижение собственной страницы бренда;

– создание и продвижение сообществ в социальных сетях.

При продвижении центров инженерно-технического творчества и обучения могут быть использованы следующие средства связи с общественностью:

–    PR-мероприятия (пресс-конференции, пресс-релизы, выставки, видеоролики).

–    Проведение promo-акций (игровой маркетинг, событийный маркетинг).

–    Публикации о центрах.

– Организация дискуссий с экспертными и профессиональными сообществами.

– Онлайн-конкурсы (мастер классы), видеоконференции (вебинары).

– Презентации проектов обучающихся.

В отличие от инструментов, общий принцип продвижения сайта в социальных сетях абсолютно не привязан к конкретному интернет-ресурсу, основная задача - войти в доверительный контакт со своими потенциальными клиентами. В рунете основными источниками привлечения трафика считаются Facebook, ВКонтакте, Twitter, Одноклассники, Мой Мир, различные тематические сайты, форумы, социальные сети для блогеров.

Созданная концепт-модель и спроектированные электронные центры инженерно-технического творчества и обучения детей, включая эталонный набор информационных сервисов, виртуальных лабораторий и электронных образовательных ресурсов, будут использованы на втором этапе проекта

«Создание моделей центров инженерно-технического творчества и обучения» в 2015 году, в рамках которого будет разработана архитектура мобильных приложений и экспериментальных образцов программного обеспечения электронных центров инженерно-технического творчества и обучения, включая эталонный набор информационных сервисов и электронных образовательных ресурсов.