Ресурсы педагогического технопарка «Кванториум» как средство формирования цифровой грамотности будущих учителей начальных классов

(23)_22

Исследование выполнено при финансовой поддержке научно-исследовательских работ по приоритетным направлениям деятельности вузов партнёров ЮУрГГПУ и ШГПУ в 2026 году по теме «Формирование цифровой грамотности студентов – будущих учителей начальных классов через использование ресурсов Педагогического технопарка «Кванториум» (естественнонаучное направление)» (06.26.10-7Д/16-405 от 2 июня 2026 г.).

Современные процессы цифровой трансформации образования предъявляют новые требования к профессиональной подготовке будущих учителей начальных классов. В условиях стремительного развития информационно-коммуникационных технологий и обновления материально-технической базы школ выпускники педагогических вузов должны быть готовы к эффективному использованию цифровых инструментов в своей профессиональной деятельности, в том числе при организации естественно-научного образования младших школьников.

В рамках национального проекта «Образование» и федерального проекта «Современная школа» в педагогических вузах Российской Федерации были созданы инновационные образовательные пространства – педагогические техно- парки «Кванториум» [1; 2; 3 и др.]. Эти площадки оснащены современным высокотехнологичным оборудованием, включая цифровые лаборатории по физике, химии, биологии, что создаёт принципиально новые возможности для практической подготовки будущих педагогов в области естественно-научного образования.

Особый интерес представляет использование ресурсов педагогического технопарка «Кванториум» в процессе формирования цифровой грамотности студентов, обучающихся по профилю «Начальное образование». Будущий учитель начальных классов должен не только сам обладать цифровой грамотностью, но и владеть методиками формирования естественно-научной грамотности у младших школьников в процессе изучения учебного предмета

«Окружающий мир», который интегрирует знания о природе, обществе и взаимодействии человека с окружающей средой. В этой связи актуальной становится задача освоения студентами методов работы с цифровым измерительным оборудованием применительно к содержанию начального образования.

Проблема формирования цифровой грамотности студентов педагогических направлений подготовки приобретает особую значимость в условиях цифровизации образования. Анализ научной литературы показывает, что между растущими требованиями к владению цифровыми компетенциями и их фактическим уровнем сформирован-ности у выпускников педагогических вузов сохраняется значительный разрыв [4]. Особенно остро эта проблема проявляется в подготовке учителей начальных классов, которые должны осуществлять образовательный процесс в условиях активного внедрения цифровых технологий в начальную школу.

ФГОС начального общего образования [5] в качестве одного из приоритетов определяет овладение обучающимися «современными технологическими средствами в ходе обучения и в повседневной жизни, формирование у обучающихся культуры пользования информационно-коммуникационными технологиями». При этом требования к предметным результатам формулируются в деятельностной форме с усилением акцента на применение знаний и конкретных умений. Это актуализирует необходимость подготовки будущих учителей, способных не только самим использовать цифровые инструменты, но и эффективно применять их в образовательном процессе начальной школы.

Создание педагогических технопарков «Кванториум» на базе педагогических вузов направлено на «развитие материально-технической базы педагогических вузов с целью подготовки студентов и педагогических работников для обеспечения системы образования 24

высококвалифицированными кадрами для формирования естественно-научной, технологической, математической и цифровой грамотности школьников» [2]. Таким образом, педагогический технопарк «Кванториум» рассматривается как инструмент повышения качества подготовки педагогических кадров, в том числе в области формирования цифровой грамотности обучающихся.

Термин «цифровая грамотность» вошёл в научный оборот в конце 1990-х годов благодаря американскому исследователю П. Гилстеру, который трактовал его как способность «понимать и использовать информацию, предоставленную во множестве разнообразных форматов и широкого круга источников с помощью компьютеров» [6]. Й. Эшет-Алкалай [7] предложил концептуальную основу цифровой грамотности, включающую пять видов грамотности: фотовизуальная (умение извлекать информацию из изображений), воспроизводственная (способность создавать новые произведения с использованием цифровых технологий), разветвлённая (способность ориентироваться в нелинейной среде цифрового пространства), информационная (умение находить, оценивать и критически анализировать информацию) и социально-эмоциональная (умение управлять своими эмоциями и взаимодействовать в цифровой среде).

В российской науке Н.Д. Берман определяет цифровую грамотность как «набор знаний и умений, которые необходимы для безопасного и эффективного использования цифровых технологий и ресурсов интернета» [8, с. 36]. В.И. Токтарова и О.В. Ребко рассматривают цифровую грамотность как «базовую компетенцию современного человека, которая включает умения и навыки получения, оценки, обработки и производства информации с помощью цифровых технологий, выбор наиболее подходящих для реализации поставленных задач программно-технических средств, их безопасное использование, а также умение эффективно взаимодействовать с другими пользователями» [9, с. 168]. Е.В. Грохотова определяет цифровую грамотность как «необходимый и достаточный набор знаний, навыков и установок, позволяющий эффективно и безопасно решать различные задачи в цифровой среде с соблюдением этических норм и авторских прав» [10, с. 19].

Обобщая различные подходы, можно выделить ключевые компоненты цифровой грамотности: мотивационно-ценностный (готовность и стремление использовать цифровые технологии), когнитивный (знания о цифровых технологиях, принципах их работы, правилах безопасности), деятельностный (умения и навыки практического применения цифровых технологий) и этический (соблюдение норм цифрового этикета, авторского права, ответственное поведение в цифровой среде).

С учётом специфики профессиональной деятельности учителя начальных классов нами предложено авторское определение: цифровая грамотность будущего учителя начальных классов – это интегративное профессионально-личностное качество, включающее мотивационно-ценностные установки, знания, умения и навыки, которые обеспечивают способность педагога эффективно, критично и безопасно использовать цифровые технологии для организации образовательного процесса, создания цифровых образовательных продуктов, взаимодействия в цифровой среде и развития цифровой грамотности у младших школьников.

В Шадринском государственном педагогическом университете педагогический технопарк «Кванториум» создан в 2023 году [11]. Его деятельность направлена на организацию обучения студентов методикам преподавания учебных предметов естественно-научной и технологической направленностей с использованием современного оборудования; повышение квалификации педагогических работников общеобразовательных организаций; проведение профориентационной деятельности со школьниками для привлечения к последующему поступлению в педагогические вузы. Для естественно-научного направления предусмотрены цифровые лаборатории по физике, химии, биологии, географии, оснащённые широким спектром датчиков (температуры, pH, электропроводности, давления, влажности, освещённости, концентрации газов, пульса, ЭКГ и др.), а также цифровые микроскопы и учебно-исследовательская лаборатория биосигналов и нейротехнологий. В процессе профессиональной подготовки студенты – будущие учителя начальных классов – осваивают методики работы с каждым из этих типов оборудования применительно к содержанию начального естественно-научного образования.

Федеральная рабочая программа начального общего образования «Окружающий мир» для 1–4-х классов ставит цель «формирование целостного взгляда на мир, осознание места в нём человека» [12, с. 4]. Уже в 1-м классе предусмотрено знакомство с термометром и измерением температуры воздуха и воды, что является пропедевтикой физических знаний. В программе указано, что «информация может быть представлена в разной форме: текста, иллюстраций, видео, таблицы» [12, с. 7], что открывает возможности для использования цифровых средств обучения.

ФГОС начального общего образования в качестве одной из ключевых задач определяет «формирование у обучающихся системных знаний о месте Российской Федерации в мире, её исторической роли, территориальной целостности, культурном и технологическом развитии, вкладе страны в мировое научное наследие» [5]. Это создаёт условия для знакомства младших школьников с достижениями науки и техники, в том числе в области физики, химии, биологии и географии. Ос-

Милованова Л.А., Шарыпова Н.В., Воронкова В.Ю. Ресурсы педагогического технопарка «Кванториум» как средство формирования цифровой грамотности... воение студентами методик работы с цифровыми датчиками в условиях технопарка позволяет им в дальнейшем организовывать наблюдения, измерения и простейшие эксперименты с младшими школьниками, способствуя формированию этих системных представлений. Работа с цифровым измерительным оборудованием способствует развитию универсальных учебных познавательных действий, так как требует проведения наблюдений, сравнений, анализа результатов измерений.

Однако, как показывает анализ практики подготовки будущих педагогов, простое наличие оборудования в вузе не гарантирует системного формирования у студентов соответствующих компетенций. Возникает необходимость в таком дидактическом инструменте, который бы упорядочил этот процесс, установил чёткие связи между содержанием школьного предмета, типами цифровых датчиков и этапами усложнения учебно-исследовательской деятельности студентов. Таким инструментом выступает структурно-логическая матрица, под которой мы понимаем трёхкомпонентную дидактическую модель, системно увязывающую тематику уроков по окружающему миру, типы цифровых датчиков и поэтапное усложнение видов деятельности студентов (от демонстрации к проектированию), что обеспечивает целостность и преемственность процесса формирования цифровой грамотности. На основе федеральной рабочей программы «Окружающий мир» и оборудования педагогического технопарка «Кванториум» такая матрица разработана и строится с учётом следующих принципов: преемственности (постепенное усложнение типов измерительных задач от 1-го к 4-му классу), пропедевтической направленности (формирование у студентов понимания того, как на материале начальной школы закладываются основы для последующего изучения физики, химии, биологии в основной школе), практико-ориентированности (освоение конкретных методик, которые студенты смогут применять в своей профессиональной деятельности).

Процесс подготовки студентов организован таким образом, что на каждом этапе они осваивают не только технические аспекты работы с конкретными датчиками, но и методику включения измерительных задач в структуру урока, способы фиксации и интерпретации полученных данных, приёмы организации познавательной деятельности младших школьников.

Для 1-го класса студенты осваивают демонстрационные методики работы с беспроводным датчиком температуры, мультидатчиком погоды (атмосферное давление, влажность, освещённость, температура), датчиком освещённости и цифровым микроскопом. Основные темы для проектирования уроков: «Погода и термометр», «Наблюдение за погодой своего края», «Сезонные изменения в природе», «Неживая и живая природа», «Рабочее место школьника. Освещение рабочего места». Студенты учатся сравнивать показания обычного и электронного термометра, организовывать наблюдения за погодными явлениями с фиксацией данных, использовать микроскоп для изучения природных материалов, измерять уровень освещённости и определять его соответствие нормам.

Для 2-го класса студенты осваивают организацию практических работ с использованием базовых датчиков: температуры, pH, электропроводности, электронных весов, давления газа, влажности почвы. Тематический охват включает методы познания природы, свойства воды и воздуха, состав почвы, а также проведение наблюдений за многообразием растений, животных и элементов ориентирования на местности. На данном этапе студенты приобретают навыки руководства простыми измерениями, организации долгосрочных наблюдений за ростом растений, использования пульсометра и датчика ЧДД в рамках изучения основ здорового образа жизни, применения GPS-датчика и компаса при изучении темы «Ориентирование на местности».

Для 3-го класса студенты осваивают методики комплексных исследований с использованием датчиков ФАР (фотосинтетически активной радиации), CO 2 , O 2 , давления газа, влажности почвы, мутности воды, а также цифрового микроскопа и биокамеры. Особое внимание уделяется методике организации групповой работы при исследовании свойств воды, воздуха, почвы, условий роста растений, фотосинтеза, природных сообществ. Студенты учатся строить простейшие графики и таблицы по результатам измерений, организовывать проектную деятельность, использовать анатомические модели и датчики (пульсометр, ЭКГ, спирометр) при изучении строения тела человека.

Для 4-го класса студенты осваивают организацию самостоятельных исследований с полным набором цифровых датчиков. Тематика включает методы познания окружающей природы, Солнце как источник света и тепла, характеристику планет Солнечной системы, смену дня и ночи и времён года, формы земной поверхности, водоёмы, природные зоны России, экологические проблемы взаимодействия человека и природы. На этом этапе студенты приобретают навыки руководства долгосрочными проектными работами, формирования исследовательских умений у младших школьников, использования методов математической обработки данных.

Внеурочная деятельность (проектный модуль) ориентирована на освоение студентами методик организации долгосрочных проектов: «Метеостанция нашего класса», «Вода, которую мы пьём», «Юный физиолог», «Экологический патруль», «Солнечная энергия», «Микромир вокруг нас», «Свет и зрение», «Шум вокруг нас», «Температурный режим», «Почва – наше богатство»,

«Экосистема аквариума», «Красная книга нашего региона», «Природные сообщества родного края» и др. Студенты учатся планировать проектные работы, подбирать оборудование, организовывать поэтапное выполнение исследований, оформлять и представлять результаты, привлекать младших школьников к активной познавательной деятельности.

Освоение работы с датчиками по каждому из тематических направлений позволяет будущему учителю начальных классов:

• 1)    понимать возможности цифровых лабораторий для формирования естественно-научной грамотности младших школьников;

• 2)    проектировать фрагменты уроков и внеурочных занятий по окружающему миру с использованием измерительного оборудования;

• 3)    организовывать познавательную деятельность младших школьников в формате наблюдений, измерений и простейших экспериментов;

• 4)    использовать цифровые инструменты для развития у детей умений наблюдать, сравнивать, измерять, фиксировать данные, делать выводы;

• 5)    применять полученные знания в условиях реальной профессиональной деятельности в начальной школе.

Использование ресурсов педагогического технопарка «Кванториум» в процессе профессиональной подготовки будущих учителей начальных классов способствует формированию всех компонентов цифровой грамотности.

Мотивационно-ценностный компонент формируется через осознание студентами необходимости применения цифровых технологий в современной начальной школе, знакомство с возможностями цифровых лабораторий и их преимуществами по сравнению с традиционными средствами обучения. В процессе работы с оборудованием технопарка у студентов возникает понимание того, что цифровые технологии не являются самоцелью, а выступают эффективным средством организации познавательной деятельности младших школьников.

Когнитивный компонент развивается в процессе изучения студентами теоретических основ работы с цифровыми датчиками, принципов функционирования измерительных приборов, методов обработки и интерпретации полученных данных. Студенты знакомятся с методическими рекомендациями по проведению лабораторных работ на базе технопарка, изучают программное обеспечение для работы с датчиками, осваивают алгоритмы построения графиков и диаграмм по результатам измерений. Особое внимание уделяется методике трансформации научных знаний в доступную для младших школьников форму, умению объяснять сложные явления на доступном языке, использовать измерительные задачи для развития познавательных интересов детей.

Деятельностный компонент формируется в ходе практической работы студентов с оборудованием технопарка, разработки и апробации фрагментов уроков по окружающему миру с использованием цифровых датчиков, организации проектной и исследовательской деятельности младших школьников. Студенты осваивают методику работы с конкретными типами датчиков, учатся планировать эксперименты, обрабатывать и интерпретировать полученные данные, адаптировать измерительные задачи к возрастным особенностям младших школьников.

Этический компонент развивается через осознание студентами важности безопасного использования цифровых технологий, соблюдения авторских прав при создании цифровых образовательных продуктов, формирования у младших школьников культуры пользования информационно-коммуникационными технологиями. В процессе работы с оборудованием технопарка студенты осваивают правила техники безопасности при проведении экспериментов с использованием цифровых датчиков, учатся правильно организовывать рабочее пространство, обеспечивать безопасность детей при работе с оборудованием.

Педагогический технопарк «Кван-ториум» создаёт уникальные возможности для формирования цифровой грамотности будущих учителей начальных классов. Оснащение технопарка современным лабораторным оборудованием позволяет организовать практическую подготовку студентов. Разработанная структурно-логическая матрица позволяет системно организовать процесс освоения студентами методик работы с цифровыми датчиками применительно к содержанию начального естественно-научного образования. Поэтапное усложнение измерительных задач (от простых измерений в 1-м классе до комплексных исследований в 4-м классе и проектной деятельности во внеурочной работе) обеспечивает преемственность в формировании профессиональных компетенций будущих учителей начальных классов.