CC BY
46
УДК 378.22:355.58
Поляков Евгений Артурович
кандидат педагогических наук, доцент Дзержинский филиал Российской академии народного хозяйства и государственной службы
при Президенте Российской Федерации [email protected]
ПРОЕКТИРОВАНИЕ И РЕЗУЛЬТАТЫ ПРИМЕНЕНИЯ В УЧЕБНОМ ПРОЦЕССЕ ВИРТУАЛЬНОЙ ЛАБОРАТОРИИ «БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ»
ПРИ ПОДГОТОВКЕ БАКАЛАВРОВ
В статье рассматриваются аспекты использования виртуальных лабораторных установок в гуманитарных ВУЗах. Приводятся цели использования компьютеров и смартфонов в качестве лабораторного оборудования в образовательной практике. Производится обоснование использования виртуальных лабораторных как необходимой части информационных и коммуникационных технологий в образовательной деятельности. Рассматривается порядок разработки и проектирования интерактивного модуля «Виртуальная лаборатория безопасности жизнедеятельности» для бакалавриата, а также организация с его помощью смешанного (комбинированного) обучения в гуманитарном ВУЗе. Описаны варианты образовательных сценариев, используемых при проектировании модуля, отдельных его составляющих, применения ПО для смартфонов, возможных вариантов переходов при самостоятельном или групповом изучении материала для достижения образовательных целей. Представлены теоретико-эмпирические результаты проектирования и пробной эксплуатации модуля «Виртуальной лаборатории безопасность жизнедеятельности» в составе курса «Безопасность жизнедеятельности.
Ключевые слова: виртуальное лабораторное оборудование, смартфон, компьютер, проектирование образова-
тельного сценария.
""1 Ш~ля системы образования в России, как I I и во всем мире, сейчас характерны мас-
/ И штабные преобразования. При этом дифференциация и индивидуализация обучения позволяют учесть потребности обучающихся и обеспечить адаптивность процесса обучения. Именно сочетание образовательных методик, доступных преподавателю, и информационно-коммуникационных технологий (ИКТ) обусловливает широкий выбор моделей обучения. В основе наиболее удачных моделей лежит принцип интерактивности, индивидуализации образовательной траектории и совместной деятельности, позволяющий, при выборе соответствующего образовательного сценария преподавателем, получать гарантированные результаты не только при индивидуально-групповом, но и при массовом обучении [7].
Гибкость электронного обучения (ЭО, е-1еагт^), его преимущества позволяют выбирать разнообразные формы обучения, построенные на смешанных моделях. Одной из таких моделей является организация обучения с использованием программного обеспечения, моделирующего лабораторное оборудование и учитывающего вариативные модели ЭО. В последнее время большое распространение в странах Европы, США, Канады получает комбинированная (смешанная) форма обучения (КФ, ЫеМеШеагт^), при которой технологии ЭО совмещаются с традиционным преподаванием в аудитории [2].
В ВУЗах, обучение в которых ориентировано в основном на гуманитарные направления подготовки, наблюдается явный недостаток станков, инструментов и другого оборудования, необходимого для проведения лабораторных и практических занятий по естественнонаучным дисциплинам. Обучение по этим дисциплинам основано на наблюде-
нии физических процессов, исследовании свойств окружающей среды и т.д. В тоже время большинство студентов даже первого курса в состоянии продуктивно работать в сети Интернет с использованием компьютера и смартфона. Это наблюдение позволило автору приступить к разработке, проектированию и пробной эксплуатации лабораторного комплекса по дисциплине «Безопасность жизнедеятельности» для бакалавриата, для которой уже создан и апробирован интерактивный курс в среде ИОС Дзержинского филиала РАНХ и ГС [5].
Применение сочетания компьютера и смартфона в лабораторном комплексе позволяет использовать их в целях:
- информационных - он должен содержать наиболее важные справочные материалы по исследуемому явлению, описание работ, систему тестов для самоконтроля с возможностью моделирования конкретных практических действий и достижения образовательных задач;
- обработки и анализа собранной студентом экспериментальной информации с помощью математического приложения, упрощающего визуализацию результатов;
- многофункционального физического прибора, способного (в рамках технических характеристик наиболее распространенных моделей смартфонов) частично или полностью заменить реальный диа-гно стиче ско -измерительный комплекс.
Такой лабораторный комплекс выступает в качестве поддержки преподавателя при осуществлении рутинных образовательных операций - постановка задачи практикума, знакомство с физическими свойствами изучаемого явления или процесса, порядком использования лабораторного оборудования, регистрации данных и т.д. Кроме того, он позволяет производить контроль
© Поляков Е.А., 2019
Педагогика. Психология. Социокинетика ^ № 1
203
базовых знаний студента с помощью автоматизированного контроля тестовых заданий по предмету и практических заданий лабораторной работы.
В процессе подготовки к выполнению лабораторной работы, помимо изучения теоретического материала и методики выполнения работы, с помощью такого комплекса студент решает несколько специально спроектированных заданий. Они носят исследовательский характер и подобраны таким образом, чтобы подвести студента к выполнению экспериментального задания, которое запланировано в данной лабораторной работе.
Лабораторный практикум делится на два цикла: вводный и комплексный. Цель вводного цикла показать студентам как проводить измерения и пользоваться датчиками смартфона, с которыми они будут работать при выполнении общего практикума. После выполнения первого цикла студенты переходят к выполнению комплексного, в котором ставятся уже более сложные задачи исследовательского характера.
Для формирования исследовательских умений студентам предлагается самостоятельно или в группе выполнить исследовательскую зачетную работу экспериментального характера. Работа выполняется самостоятельно студентами в течение всего занятия, а преподаватель оказывает помощь в виде консультаций тем студентам, которым это требуется. Таким образом, решается проблема с теми учащимися, которые в силу разных причин не успевают самостоятельно выполнить задание в отведенное для этого время. Самостоятельная работа, а так же выполненные досрочно или в установленный срок задания лабораторной работы, поощряются преподавателем дополнительными баллами, которые учитываются при промежуточной аттестации. Также может быть поощрена
исследовательская работа студента, выполненная к интерактивному семинару, с описанием методики которой можно ознакомиться самостоятельно [3].
Созданная «Виртуальная лаборатория безопасности жизнедеятельности (БЖД)» является логическим продолжением спроектированного автором «Интерактивного курса БЖД», что позволяет исследовать хотя и упрощенные, но реальные явления и объекты окружающего мира. Для этого используется прецизионная точность и разнообразие аппаратных датчиков современного смартфона в комплекте с имеющимся в репозиториях программным обеспечением для них [5]. Лаборатория позволяет спланировать экспериментальную работу студента так, чтобы он сам смог перейти от реальной задачи к ее модели. Электронные материалы для виртуальной лаборатории спроектированы в виде web-модулей, собраны в формате SCORM для совместимости со средой «Moodle» и использования в ИОС филиала.
Среди лабораторных работ, реализованных в «Виртуальной лаборатории БЖД», представлены такие работы, как «Исследование производственного шума», «Оценка вибрационного воздействия на рабочие места», «Исследование искусственного освещения рабочего места», «Исследование естественного освещения рабочего места». Таким образом, «Виртуальная лаборатория БЖД» предоставляет студентам возможность без наличия специализированных технических и измерительных установок иметь полное представление об изучаемых физических процессах, производить инструментальные измерения, собирать и анализировать данные в ходе выполнения лабораторных работ, готовить отчеты и делать соответствующие выводы. В качестве программного обеспечения подойдут
Рис. 1. Экранная форма темы виртуальной лаборатории с встроенной web-страницей и поддержкой гиперссылок, мультимедиа контентом и т. д.
Поляков Евгений
Оглавление Литература
► Тема!
► Т««в2 * ТемдЗ
► Тема 4
► Tfliwa 5
, Практик* 2. Исследование П|»и5кдет9еиич>гй шуме
контроль П[Ki hТ ч>.ft i
Прилика 3. ОЦЕНКА ► ВИЬР^ИОННОГи Е0:ДЕЙС7ЕИ П НА РАБОЧИЕ МЕСТА
Прн^тикд 4. ОЦЕНКА ОСВЕЩЕННОСТИ РАЕОЧЕГО МЕСТА
Рис. 2. Пример экранной формы для самостоятельной (групповой) работы с ПО
и лабораторной установкой
Рис. 3. Пример организации условного перехода.
Кнопка «Назад» - переход к началу изучения раздела, «Продолжить» - переход к началу теоретической части темы лабораторной работы
любые программные средства, позволяющие снимать данные с датчиков смартфона. На рисунке 2 приведен пример андроид-версии Аи&оТоо1, который позволяет производить анализ шума с разбивкой по октавам, соответствующим нормативным документам, автоматически снимать и фиксировать данные окружающего звука в Ж, использовать децибел-метра 11Я фильтры и экспоненциальное усреднение для расчета плоскости на разных скоростях от медленной до самой быстрой [6]. Для 1РИопе существуют подобное ПО, которое способно приводить датчики смартфона к единому уровню (производить калибровку), снимать показания в нужных единицах измерения, выводить данные через фиксированные или настраиваемые проме-
жутки времени и т.д.. При этом для учебных целей совсем не требуются профессиональные версии, которые отличаются расширенным функционалом, например генерацией создания автоматизированных отчетов и выгрузкой данных в файл совместимого формата, например Excel.
Каждая лабораторная работа спроектирована по примерному сценарию, который можно менять в зависимости от образовательных целей и задач, (примеры см: [4]):
1. Самостоятельное (или групповое) ознакомление с теоретической частью лабораторной работы с контролем максимального времени на изучение и условными переходами к началу темы или к тестовому заданию.
Педагогика. Психология. Социокинетика ^ № 1
205
2. Индивидуальный тестовый контроль теории с использованием условных переходов в зависимости от результатов теста.
3. Самостоятельное (или групповое) изучение лабораторной установки, порядка первичной настройки и работы с ней, загрузки ПО для лабораторной установки по теме работы. (см. рис. 2)
4. Индивидуальный тестовый контроль знания порядка и особенностей работы с лабораторной установкой с использованием условных переходов в зависимости от результатов теста (см. рис. 3).
5. Самостоятельная (или групповая) работа с лабораторной установкой, настройка оборудования, замер и снятие параметров, занесение их в отчет, математический и графический анализ результатов лабораторного эксперимента, подготовка выводов и заключения с использованием нормативных документов, оформление и сдача отчета.
Пункты 1-4 сценария работы автоматизированы по тем условиям, который заранее задает преподаватель. Их можно вариативно изменять в зависимости от образовательных целей. Например, можно включать/выключать подсказки при ознакомлении с теорией, включать/выключать подсказки в тестовом контроле, варьировать методику подсчета баллов для прохождения следующего условного перехода и т.д.
Отчет по работе (пункт 5) добавляется средствами «МооШе» студентом в формате *Лосх или в виде простого текста с изображениями, проверяется преподавателем, есть возможность взаимной компарации файлов, что позволяет контролировать самостоятельность подготовки отчета студентами. Такой сценарий позволяет более эффективно использовать аудиторную работу преподавателя, при этом почти полностью исключить рутинные процессы его образовательной деятельности. Появляется возможность уделять большего количества времени студентам, которые требуют дополнительного внимания без ущерба для тех, кто более способен к самостоятельной работе.
Образовательный модуль «Виртуальная лаборатория БЖД» дополняет теоретический раздел «Интерактивного курса БЖД» практикумом и лабораторными работами (см.: Поляков Е.А., Организация электронного обучения с использованием Информационной образовательной среды [5]). Семинары по предмету «Безопасность жизнедеятельности» в курсе спроектированы по авторскому образовательному сценарию и методике оценки, с ними можно ознакомиться в работе (см. [3]).
В 2017-2018 году модуль «Виртуальной лаборатории БЖД» был включен в состав «Интерактивного курса БЖД» и с его помощью проведен педагогический эксперимент по обучению контрольной и экспериментальной групп студентов направления подготовки «Государственное и муниципальное управление» бакалавриата. Результаты экспериментального обучения фиксировались средствами ИОС филиала (СДО МооШе), были собраны данные о результатах контроля по всем темам курса, результатах промежуточной аттестации (зачете), о числе попыток решения тестовых заданий, временных параметрах изучения отдельных тем, практических заданий, лабораторных работ и другой статистики (см. рис. 4).
Можно отметить, что студенты контрольной группы (проходившие обучение по традиционной методике) сдавали зачет по предмету БЖД в том же порядке, что и студенты экспериментальной группы. По итогам испытаний из 28 человек 7 студентов не смогли сдать зачетный тест даже со второй попытки, при этом 78% студентов экспериментальной группы смогли выполнить образовательный минимум (теоретическую часть курса) досрочно. Лабораторный практикум был выполнен студентами в отведенное расписанием время в 83 % случаях, а остальные работы были выполнены самостоятельно во внеучебное время.
В следующем семестре, после завершения обучения по предмету «БЖД», студенты контрольной и экспериментальных групп прошли контрольное
45,0% -1 40,0%
^ Экспер.гр(83 чел) III Контр.гр (28 чел)
Контр.гр (28 чел) Экспер.гр(83 чел)
Рис. 4. Сравнение уровней обученности групп по методике ФЭГТО, дисциплина «БЖ»
тестирование по материалам ФЭПО [1]. Результаты контрольной и экспериментальных групп были сведены в таблицу, на рисунке 4 приведен графический анализ этих результатов.
Из диаграммы видно, что результаты экспериментальной группы явно выше (уровни 3 и 4); особенно это прослеживается при измерении способности студентов решать нестандартные практи-ко-ориентированные задания (уровень 4). Это, по методике ФЭПО, свидетельствует о высокой степени влияния процесса изучения дисциплины на формирование у студентов общекультурных и профессиональных компетенций в соответствии с требованиями ФГОС.
Таким образом, проведенный педагогический эксперимент по использованию методики преподавания интерактивного курса «Безопасность жизнедеятельности» с модулем «Виртуальная лаборатория БЖД» показал, что такая методика обучения положительно сказывается на всех аспектах учебной деятельности, увеличивает мотивацию студентов, положительное отношение к овладению знаниями, интерес к научной деятельности. При этом независимая методика по определению уровней обученности продемонстрировала статистически значимое увеличение этого показателя в экспериментальной группе.
Библиографический список
1. Модель ПИМ. Федеральный интернет-экзамен в сфере профессионального образования (ФЭПО) [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://fepo.i-exam.ru/node/155 (дата обращения: 30.11.2018).
2. Подберезкина А. Blended Learning: переход к смешанному обучению за 5 шагов [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://zillion. net/ru/blog/375/blended-learning-pieriekhod-k-smieshannomu-obuchieniiu-za-5-shaghov (дата обращения: 01.12.2018).
3. Поляков Е.А. Организация интерактивных семинаров в среде СДО «Moodle» при очной форме обучения студентов ВПО - Электронный журнал «Интерактив плюс», № 01-2015 [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https:// interactive-plus.ru/e-articles/collection-20150122/ collection-20150122-6273.pdf Creative Commons Attribution 4.0 license (CC-BY 4.0) (дата обращения: 01.12.2018).
4. Поляков Е.А. Особенности построения дистанционных курсов средствами Flash-технологий при подготовке специалистов нормативно-технических специальностей // Дистанционные образовательные технологии: Внутривузовский семи-
нар. - Иваново: ИГПС МЧС России, 2010. - С. 205.
5. Поляков Е. А. Организация электронного обучения с использованием Информационной образовательной среды // Вестник Костромского государственного университета: Серия: Педагогика. Психология. Социокинетика. - 2017. - № 4. -С. 143-148.
6. Google Play (LITE) [Электронный ресурс]. - URL: https://play.google.com/store/apps/ details?id=com.julian.apps.AudioTool&hl=ru (дата обращения: 05.12.2018).
7. KIPP Comienza Community Prep (5 - 8). б720 Miles Avenue Huntington Park, CA 90255 [Электронный ресурс]. - URL: www.kippla.org/comienza/ location (дата обращения: 10.12.2018).
References
1. Model' PIM. Federal'nyj internet-ehkzamen v sfere professional'nogo obrazovaniya (FEHPO) [EHlektronnyj resurs]. - Rezhim dostupa: http://fepo.i-exam.ru/node/155 (data obrashcheniya: 30.11.2018).
2. Podberezkina A. Blended Learning: perekhod k smeshannomu obucheniyu za 5 shagov [EHlektronnyj resurs]. - Rezhim dostupa: http:// zillion.net/ru/blog/375/blended-learning-pieriekhod-k-smieshannomu-obuchieniiu-za-5-shaghov (data obrashcheniya: 01.12.2018).
3. Polyakov E.A. Organizaciya interaktivnyh seminarov v srede SDO «Moodle» pri ochnoj forme obucheniya studentov VPO - EHlektronnyj zhurnal «Interaktiv plyus», № 01-2015 [EHlektronnyj resurs]. -Rezhim dostupa: https://interactive-plus.ru/e-articles/ collection-20150122/collection-20150122-б273.pdf Creative Commons Attribution 4.0 license (CC-BY 4.0) (data obrashcheniya: 01.12.2018).
4. Polyakov E.A. Osobennosti postroeniya distancionnyh kursov sredstvami Flash-tekhnologij pri podgotovke specialistov normativno-tekhnicheskih special'nostej // Distancionnye obrazovatel'nye tekhnologii: Vnutrivuzovskij seminar. - Ivanovo: IGPS MCHS Rossii, 2010. - S. 205.
5. Polyakov E.A. Organizaciya ehlektronnogo obucheniya s ispol'zovaniem Informacionnoj obrazovatel'noj sredy // Vestnik Kostromskogo gosudarstvennogo universiteta: Seriya: Pedagogika. Psihologiya. Sociokinetika. - 2017. - № 4. - S. 143-148.
6. Google Play (LITE) [EHlektronnyj resurs]. - URL: https://play.google.com/store/apps/ details?id=com.julian.apps.AudioTool&hl=ru (data obrashcheniya: 05.12.2018).
7. KIPP Comienza Community Prep (5 - 8). б720 Miles Avenue Huntington Park, CA 90255 [EHlektronnyj resurs]. - URL: www.kippla.org/ comienza/location (data obrashcheniya: 10.12.2018).
Педагогика. Психология. Социокинетика J № 1
207
