Vorotnitskiy Yu.I. Experience of organizing online lecturing on the educational platform of the BSU
Опубликовано 21 April 2020 в 12:00

Ю.И. Воротницкий, заведующий кафедрой телекоммуникаций и информационных технологий факультета радиофизики и компьютерных технологий БГУ, г. Минск

На протяжении последних полутора месяцев многие преподаватели учреждений высшего образования в силу объективных причин столкнулись с проблемой быстрого перехода от традиционных моделей организации образовательного процесса к широкомасштабному использованию онлайн-технологий в рамках очной формы получения образования. Такой переход должен был обеспечить минимизацию личных контактов студентов между собой и с преподавателями при безусловном сохранении качества образовательного процесса.

Применение цифровых онлайн-технологий при осуществления очной формы получения образования, хотя и обеспечивает удаленное взаимодействие преподавателя и студентов, существенно отличается от традиционного дистанционного обучения. Одним из основных принципов последнего является асинхронность: обучающиеся не связаны участием в регулярных занятиях (лекций, семинаров и др.), а учатся в удобное для себя время, в удобном месте и в удобном темпе. Модель традиционного дистанционного обучения также предполагает возможность выбора индивидуальных траекторий обучения, основанных на модульности, лежащей в основе образовательных программ дистанционного обучения. В нашем случае технологии дистанционного обучения сочетаются с сохранением регулярных занятий, проводимых удаленно в режиме онлайн.

Тем не менее, широкомасштабное использование цифровых технологий как для традиционного дистанционного обучения, так и для обеспечения онлайн-обучения студентов очной формы, приводит к схожим вызовам, связанным с необходимостью генерации, передачи, восприятием, усвоением и творческим использованием новых форм и объемов цифровой информации.

Прежде всего, в новых условиях и для преподавателя, и для студентов становится более очевидной неэффективность традиционной односторонней трансляции знаний. При этом преподаватель может и должен управлять информационным потоком, который обрушивается на студентов в ходе самостоятельной работы. Прерогатива преподавателя – разработать детальную программу и методические указания по изучению дисциплины, рекомендовать студентам интернет – ресурсы, литературные и мультимедийные источники, обеспечить доступ к электронным конспектам и презентациям лекций, их видеозаписям и т.п. В ходе же вебинаров и иных форм онлайн-взаимодействия (консультаций, мастер-классов, видеоконференций и др.) целесообразно обсуждать проблемные вопросы, личный опыт исследовательской работы преподавателя, ход и результаты выполнения студентами индивидуальных заданий, созданные при этом собственные образовательные продукты. Активному и творческому взаимодействию, равноправному диалогу в цифровой среде должны учиться и преподаватели, и студенты.

Как следствие, на первый план выходит проектирование педагогических и организационных моделей цифровой трансформации образовательного процесса. Цифровые технологии следует рассматривать как средство, вторичное по отношению к смыслам и целям образования [1,2]. Эти технологии должны применяться для наполнения образования новым содержанием, для применения новых форм и методов обучения, развивающих творческий потенциал и креативные способности учащегося [3]. А современный преподаватель должен, разработав педагогические и организационные модели изучения конкретной дисциплины, уметь выбрать и использовать для их реализации адекватные информационные технологии и средства. В свою очередь, современный университет должен иметь необходимую технологическую базу и квалифицированные ИТ-кадры, которые должны вовремя создать соответствующую цифровую платформу и условия для ее использования.

Организационные и педагогические модели онлайн-обучения

Трудоемкость реализации известных эффективных методологий дистанционных форм образовательного процесса существенно возрастает с увеличением числа обучающихся, работу которых должен организовать преподаватель. Кроме того, растет время, которое необходимое затратить на подготовительном этапе для разработки форм и содержания образования применительно к специфике дисциплины.   

Автор столкнулся с проблемой быстрого решения задачи организации и управления процессом онлайн-обучения при преподавании дисциплины «Исследование операций» на потоке, насчитывающем 104 студента 2-го курса дневной формы обучения специальностей «Компьютерная безопасность» и «Прикладная информатика». Программой дисциплины предусмотрены такие формы обучения как лекции, лабораторные работы, выполняемые на персональных компьютерах в среде пакета «Mathematica», управляемая самостоятельная работа, предполагающая написание и оценивание докладов в заданном преподавателем проблемном поле.

На протяжении последних двух лет автором использовались возможности социальной сети Facebook (страница дисциплины и закрытая группа обучающихся). В открытый доступ выкладывались программа дисциплины, методические указания по изучению, презентации лекций, указания по написанию докладов. В группе выбирались и обсуждались темы докладов, выкладывались сами доклады. Лекции читались в обычном режиме, однако лектор стремился уйти от односторонней трансляции материала, стремясь вместе со студентами обсуждать его проблемные моменты. Это, впрочем, удавалось далеко не всегда.

В результате итерационного процесса по типу гибкой технологии быстрой разработки Agile [4], автору удалось достаточно быстро (в течение 3 недель) определить приемлемые педагогические и организационные модели онлайн-работы с потоком студентов. В основе этой технологии разработки – быстрое создание на образовательном портале БГУ работоспособного прототипа курса и его дальнейшее совершенствование, причем на каждой последующей итерации появляется новая работоспособная версия курса.

Лекции    

По мнению автора, в условиях дефицита времени перенос на онлайн-платформу традиционных лекций – возможная, но не самая эффективная форма организации учебного процесса. Это относится и к другой, полностью асинхронной модели изучения учебного материала по схеме: выдача заданий, самостоятельное изучение, консультации, тестирование.

Автором статьи была реализована следующая схема.

На первом этапе осуществляются подготовка и публикация на образовательном портале:

  • презентации лекционного материала;
  • уточненного и актуализированного списка литературы для самостоятельного изучения;
  • видеозаписи лекции на основе выложенной на портале презентации.

На втором этапе, в часы, отведенные по расписанию для лекции, проводится видеоконференция с участием всех студентов потока. Примерная схема видеоконференции:

  • цели и задачи изучения материала лекции;
  • краткий обзор лекционного материала, в ходе которого внимание студентов концентрируется на проблемных местах, областях и границах применения рассматриваемых методов, практике их использования для решения конкретных задач и т.п.; всей аудитории и конкретным студентам задаются вопросы, ответы на которые не являются стандартными и позволяют глубже понять содержание курса;
  • обсуждение проблемных мест и ответы на вопросы студентов.

Как показывает практика, чтобы успешно провести такую конференцию, для преподавателя психологически важен визуальный и голосовой контакт хотя бы с частью аудитории. Исходя из этого, преподавателю следует обязательно включать свою видеокамеру и просить нескольких студентов сделать то же самое. Студентов желательно «разговорить», вытянуть на аудиоконтакт, не ограничиваясь комфортным для них чатом. Очень важно попытаться в рамках онлайн-общения, как и обычной лекции, почувствовать аудиторию.

В начале лекции, как и иного онлайн-мероприятия, следует зафиксировать список участников. По итогам двух-трех лекций целесообразно провести контрольное мероприятие, наиболее приемлемым на лекционном потоке в сложившихся условиях является тестирование.

На рассматриваемом лекционном потоке средствами образовательного портала автором статьи в конце марта 2020 г. был проведен опрос по предпочтительным формам проведения лекционных занятий. Студентам были предложены следующие варианты ответов:

  1. Изучение видеолекций и их последующее обсуждение (текущий режим).
  2. Чтение лекций онлайн в режиме видеоконференций.
  3. Самостоятельное изучение теоретического материала и онлайн-консультации.
  4. Традиционные лекции в аудитории.

В опросе приняли участие 64 студента. Ответы в процентном отношении распределились следующим образом (рис. 1).

 

 

  

Рисунок 1. Результаты опроса студентов
о предпочитаемых формах изучения лекционного материала

 

По результатам опроса можно сделать вывод о том, что предварительную работу в удобное время с видеолекциями и их последующее онлайн обсуждение студенты предпочитают другим формам образовательного процесса. В определенной степени этот выбор поддерживается сформировавшимся у нынешнего молодого поколения стереотипом поиска необходимой информации в форме видеоклипов, доступных в интернет.      

В начале лекции, как и иного онлайн-мероприятия, следует зафиксировать список участников. По итогам двух-трех лекций целесообразно провести контрольное мероприятие. Наиболее приемлемым на лекционном потоке в сложившихся условиях, вероятно, является компьютерное тестирование.

Тесты

В рамках классического дистанционного обучения наиболее эффективными являются открытые тестовые задания, в рамках которых можно реализовать элементы креативного, творческого обучения. Однако, такой подход требует от преподавателя существенных временных затрат на подготовку, проверку и обсуждение результатов выполнения таких заданий. Для быстрого перехода к онлайн-обучению лекционного потока такой подход был невозможен. Пришлось остановиться на тестах, содержащих задания, оценка которых может быть формализована и получена автоматически. К таким заданиям относятся «множественный выбор», «верно/неверно», «на соответствие».

В связи с этим, необходимо было решить проблему быстрого составления достаточного числа тестовых заданий, удовлетворяющих следующим требованиям:

  • ответы нельзя «прогуглить» в интернете;
  • ответы практически невозможно списать у товарищей;
  • проверяется не механическое запоминание определений, а понимание изложенного материала и подходов к его практическому применению;
  • в процессе выполнения тестов у обучающихся происходит систематизация знаний и осознание границ применимости изученных методов;
  • ответы на тесты должны быть строго детерминированными.

Чтобы удовлетворить этим требованиям, необходимо параллельно двигаться по нескольким направлениям.

Организация процесса тестирования. Тест открывается в заданное время и ограничивается по времени выполнения (объем теста должен предполагать его выполнение в пределах 10-20 минут). Интервал между открытием и закрытием теста может превышать заданное время выполнения не более чем на 5 минут. Правильные ответы на вопросы показываются студентам только после закрытия теста.

Структура теста. Тест должен состоять из заданий, случайным образом выбираемых из соответствующих разделов базы вопросов. Количество используемых вопросов из базы должно в 6-10 раз превышать число вопросов в одном тесте. Варианты ответов к каждому заданию не нумеруются и размещаются в случайном порядке. Неверный выбор при ответе на вопрос типа «несколько из многих» штрафуется.  

Содержание вопросов. Автор статьи среди прочих использовал следующие шаблоны вопросов:

  • какой из перечисленных методов (алгоритмов) реализует подход, основанный на хххх;
  • выберите, какая основная идея лежит в основе метода (модели, алгоритма) хххх;
  • в чем заключаются основные недостатки метода (модели, алгоритма) хххх? (выберите из перечисленных);
  • в каких случаях из перечисленных метод (алгоритм) хххх может оказаться неприменимым?
  • почему метод (алгоритм) ххххх нельзя применить для решения задачи yyyy?
  • какие методы (алгоритмы) из перечисленных можно применить для решения задачи хххх?
  • в каких случаях требование хххх является обязательным (необязательным)?   
  • какие требования предъявляются при выборе хххх в алгоритме yyyy?
  • верно ли утверждение, что метод (алгоритм) хххх обладает свойством yyyy?
  • какие из перечисленных задач (методов, алгоритмов) относятся к классу ххххх?

По мнению автора, одним из критериев самостоятельности выполнения студентами теста является характер зависимости средних оценок от времени выполнения и анализ количества студентов, затративших на выполнение теста то или иное время. Аномальный рост набранных баллов с увеличением времени на выполнение теста, равно как и большое число студентов, затративших на выполнение теста 5 и менее минут в конце интервала открытия теста, позволяют предположить, что это связано с «успешным» поиском ответов в интернет в первом случае и «списыванием» во втором.

В качестве примера рассмотрим предложенный 104 студентам тест по разделу «Нелинейное программирование». В тест были включены 10 вопросов из 60, выбиравшихся случайным образом из 4 подкатегорий. Каждый вопрос оценивался 1 баллом. В случае множественного выбора каждый правильный ответ оценивался пропорциональной долей этого балла, а каждый неправильный ответ снимал соответствующую долю балла.

Всего тест проходили 96 студентов из 104.  Написали с оценкой выше 4 – 77 студентов. Средний балл – 5,26. Гистограмма распределения количества студентов по набранным баллам приведена на рис. 2. Зависимость среднего балла от времени выполнения показана на рис. 3. Там же, на оси абсцисс, показано количество студентов, затративших на выполнение теста то или иное время.

Можно полагать, что характер представленных данных говорит о высокой степени самостоятельности и достаточной сложности тестов. 

Рисунок 2.
Гистограмма распределения количества студентов по набранным баллам

Рисунок 3. Зависимость набранных средних баллов от времени выполнения тестов

Лабораторные работы

Как отмечалось выше, лабораторные работы по дисциплине выполняются в среде пакета «Mathematica». Методические указания по выполнению работ были ранее подготовлены в электронном виде в качестве документов (блокнотов) этой среды.

Для перехода к онлайн-режиму выполнения практикума методические указания и индивидуальные задания были размещены на образовательном портале БГУ. Отчеты по лабораторным работам – программы и пояснения к ним в формате пакета «Mathematica» – студенты размещают на портале (используется элемент «Задание»). По расписанию лабораторных занятий преподаватели, которые их ведут, проводят видеоконференции, на которых консультируют студентов и на которых студенты защищают свои отчеты.

Здесь же будет уместно упомянуть, что по другим дисциплинам кафедры, которую возглавляет автор статьи, когда работы выполняются на лабораторном оборудовании, использовалась иная методика, позволяющая минимизировать аудиторную работу. Выполнение лабораторной работы разбивалось на 3 этапа:

  • выдача задания, подготовка и опрос;
  • выполнение работы в лаборатории на оборудовании;
  • подготовка и защита отчета.

Непосредственно в лаборатории выполняется только второй этап. В отдельных случаях, когда замена не снижает качество образовательного процесса, работа на микропроцессорных и микроконтроллерных системах заменялась выполнением заданий на программных эмуляторах.    

Управляемая самостоятельная работа

Управляемая самостоятельная работа на протяжении двух последних лет проводится автором в формате написания студентами докладов, размещения их в электронном виде и оценивания самими студентами и преподавателем. Темы докладов формулируются студентами, исходя из предложенного проблемного поля. Лучшие работы заслушиваются на организуемой преподавателем заседании научной конференции студентов. Особенностями организации управляемой самостоятельной работы в этом учебном году являются:

  • размещение всех материалов на образовательном портале;
  • удаленный онлайн-режим проведения заседания конференции;
  • жесткие правила оформления докладов, приближенные к типовым правилам оформления материалов научных конференций.

В настоящее время завершается процедура выбора и согласования тем докладов. 

Информационно-коммуникационные технологии онлайн обучения

Как отмечалось выше, выбор информационно-коммуникационных технологий вторичен и определяется используемыми организационными и педагогическими моделями.

Практически вся работа по организации онлайн-обучения по дисциплине «Исследование операций» сосредоточена на образовательном портале БГУ (сегмент факультета радиофизики и компьютерных технологий edurfe.bsu.by). Курс открыт для гостевого доступа по ссылке https://edurfe.bsu.by/course/view.php?id=10. Следует иметь в виду, что в режиме гостевого доступа отдельные элементы курса, в частности, ссылки на онлайн-мероприятия, не отображаются. Образовательный портал обеспечивает контроль всех видов деятельности преподавателей и студентов.

Для проведения онлайн-мероприятий используется встроенная в образовательный портал система видеоконференцсвязи BigBlueButton, обладающая достаточной функциональностью. Она, в частности, обеспечивает протоколирование участия студентов и преподавателей во всех онлайн-мероприятиях. Недостатком BigBlueButton являются сложности масштабирования на большое число пользователей и, как следствие, возможные «зависания» при пиковых нагрузках. В качестве резервной системы можно использовать Zoom (для подключения студентов к этому видеосервису необходимо в его среде сгенерировать ссылку для браузера и распространить ее, разместив на образовательном портале). Бесплатная подписка дает возможность организации мероприятий с числом участников до 100 и продолжительностью до 40 минут. Платная подписка – 14,99 долларов в месяц для физического лица –  снимает ограничение на продолжительность и расширяет возможности (включая возможности записи мероприятий). В настоящее время в БГУ ведется работа по приобретению корпоративной подписки на Zoom за счет средств международной помощи. Отсутствие системы подавления акустической обратной связи во многих системах, в том числе и в BigBlueButton, обязывает всех участников мероприятия пользоваться наушниками.

Изначально автор статьи ориентировался сам и ориентировал своих коллег на работу в домашних условиях. Речь идет как о записи видеолекций, так и об организации онлайн-мероприятий.

Для нормальных коммуникаций домохозяйство должно иметь подключение к сети интернет по оптоволокну (технология xPon), кабелю (Ethernet) или, в крайнем случае, телефонной линии (aDSL) на скорости от 8 Мбит/с (20 Мбит/с рекомендуется). Мобильный доступ (3G/4G) как правило, неприемлем. Подключение личного ноутбука к домашней сети по Wi-Fi может быть неустойчивым и медленным. Лучше подключиться к роутеру по кабелю. По этим же причинам работать в учебных корпусах следует с компьютеров, имеющих стационарное подключение к компьютерной сети БГУ.

Для видеозаписи и онлайн-мероприятий лучше использовать внешнюю веб-камеру с встроенным микрофоном. Качественную HD камеру c разрешением 1280x720 пикселей (например, производства компании Logitech) можно купить в интернет-магазине по цене от 100 рублей. Как упоминалось выше, для участия в онлайн-мероприятиях необходимы наушники.

Большинство систем видеоконференцсвязи, включая упомянутые выше, работают в веб-браузере и не требуют установки специального программного обеспечения.  

Для записи видеолекций понадобится программное обеспечение, позволяющее параллельно записывать образ экрана и видео преподавателя с веб-камеры и осуществлять наложение второго на первое. Важно наличие встроенного в это программное обеспечение хорошего видеокодека, обеспечивающего эффективное сжатие видео при сохранении хорошего качества. Запись видеолекций должна обеспечиваться в HD качестве. Для монтажа видеолекции (удаление неудачных фрагментов и склеивание из отдельных клипов) желательно использовать программное обеспечение, «заточенное» именно под эти функции, которое позволяет выполнять их без перекодирования видео.  Автор не проводил какой-либо анализ платного и бесплатного программного обеспечения, так как к началу работы уже имел лицензии на вполне подходящие программные продукты: Bandicam и Bandicut. Тот же Logitech для записи предлагает хорошее бесплатное программное обеспечение Logitech Capture.        

Записанные лекции не следует выкладывать в виде файлов на образовательном портале. Оптимальный вариант – размещение видеофайла на YouTube, а ссылки на него – на образовательном портале.

Исходя из вышеизложенного, можно сделать вывод о доступности соответствующих технологий подавляющему большинству преподавателей учреждений высшего образования. Это подтверждается и тем, что все преподаватели кафедры, возглавляемой автором, работающие в весеннем семестре, на момент публикации этой статьи завершили переход к онлайн технологиям.

Основные результаты и выводы

Автор наблюдает очень высокую посещаемость онлайн-мероприятий на протяжении всего периода их проведения. Эта посещаемость стабильно превышает посещаемость обычных лекций примерно на 20%. Так, на последней онлайн-лекции 8 апреля 2020 г. присутствовало 94 студента 2 курса из 104. Параллельно автор читает лекции по курсу «Системы защиты информации и информационная безопасность» магистрантам факультета радиофизики и компьютерных технологий. На последней онлайн лекции 14 апреля 2020 г. присутствовали 20 магистрантов из 27, на вебинаре с другой группой магистрантов – 19 из 22. Большинство коллег, проводивших онлайн занятия, также отмечают аналогичный эффект. Таким образом, можно говорить о росте заинтересованности и мотивации обучающихся. При таком интересе студентов также существенно повышается чувство ответственности и мотивация преподавателя.

  1. Следует отметить, что именно широкое использование онлайн-технологий, помимо синхронного взаимодействия преподавателей и студентов по расписанию занятий, стимулирует асинхронное взаимодействие по электронной почте, на форумах портала, в социальных сетях. Мы стали больше общаться со студентами.
  2. Немаловажным фактором использования онлайн-технологий на платформе образовательного портала является простой и объективный контроль работы студентов и преподавателей. Это также способствует повышению ответственности и тех, и других.
  3. Цифровая трансформация образования выводит преподавателей и студентов из сложившейся на протяжении десятилетий зоны комфорта. И дело не только в интенсификации труда (а это отмечают и преподаватели, и студенты), а в невозможности оставаться в рамках модели односторонней передачи информации.
  4. Первые практические шаги и первые результаты, описанные в этой статье, позволяют надеяться, что в результате быстрого широкомасштабного использования информационно-коммуникационных технологий следует ожидать рост, но никак не снижение качества образовательного процесса.
  5. Сложившаяся весной 2020 г. объективная ситуация приведет к изменению представлений об использовании цифровых технологий в образовательном процессе, будет стимулировать внедрение новых педагогических технологий, модернизацию целей, содержания и форм образовательного процесса. Дистанционные формы не заменят завтра общения «глаза в глаза», но мы подойдем ближе к пониманию того как следует использовать на практике информационно-коммуникационные технологии, когда их применение не является самоцелью, а обеспечивает реализацию содержания, форм и методов образования, обращенных к человеку, направленных на развитие и самореализацию личности.

Упомянутые в статье курсы «Исследование операций» и «Информационная безопасность и системы защиты информации» открыты для гостевого доступа на образовательном портале edurfe.bsu.by.

Автор благодарит своих коллег: профессора Короля А.Д., доцентов Малого С.В., Саечникова В.А., Яцкова Н.Н. - за помощь в работе и конструктивное обсуждение ее результатов.        

Литература

1. Хуторской А.В. Принцип человекосообразности и его роль в обновлении современного образования // Инновации в образовании: человекосообразный ракурс: сб. науч. тр. – М.: ЦДО «Эйдос», 2009. – С.10-20.

2. Король, А. Д. Информатизация образования в контексте принципа человекосообразности: «путь к себе» или «от себя»? / А. Д. Король // Вышэйшая школа. – 2013. – № 4. – С. 13–18.

3. Воротницкий, Ю.И. Мобильные компьютерные устройства в «облачной» информационно-образовательной среде общеобразовательной школы / Ю.И. Воротницкий, М.Г. Зеков, А.Н. Курбацкий. – Минск : РИВШ, 2012. – 100 c.

4. Manifesto for Agile Software Development. [Electronic resource] Mode of access: https://agilemanifesto.org/iso/en/manifesto.html – Date of access: 14.04.2020.

Автор: Ю. И. Воротницкий