Сочетание закрытых онлайн-курсов и цифровых аудиторий

Исследование и практика смешанного образовательного подхода на основе “SPOC+умные классы”  

Gou Naying, Zhang Guangya, Jin Guowang

Qing Zhujun, Qi Jiangtao  

Университет морских наук Гуандун  

Аннотация:В данном примере предложен инновационный подход к созданию смешанного образовательного процесса в условиях умных классов и платформ SPOC. Была создана интегрированная система обучения, охватывающая все этапы: подготовка перед уроком, обучение во время урока и дальнейшее изучение после урока. После трех лет и шести семестров обучения 3753 студентов подтвердили эффективность этого подхода: степень удовлетворенности студентов составила 90%, а студенты получили более 50 наград на конкурсах. Это позволило решить проблемы традиционного обучения, такие как отставание теории, низкая вовлеченность студентов и недостаток индивидуальности. Таким образом, был предложен практический подход для реформы обучения в умных классах.    

Ключевые слова:SPOC; умные классы; смешанное обучение    

С углублением информатизации образования и развитием дигитализации высших учебных заведений, методы преподавания и модели обучения в университетах претерпели значительные изменения. Учебные учреждения высшего образования должны оперативно обновлять учебные стратегии, чтобы соответствовать тенденциям информатизации образования. Для способствования развитию интеллектуального преподавания и реформе учебных классов Университет Гуандунг Морские Исследования в марте 2021 года успешно создал и ввел в использование 5 интеллектуальных классов. Однако при использовании интеллектуальных классов мы заметили, что хотя многие преподаватели подают заявки на использование интеллектуальных классов, они часто просто переносят традиционные методы преподавания в интеллектуальные классы, сохраняя традиционную модель, в которой преподаватель является центром, а студенты пассивно принимают информацию. Такая модель не может полностью использовать потенциал интеллектуальных классов и не способствует эффективному развитию инновационных и практических навыков студентов, что противоречит основным принципам информатизации образования. На основе этого директор центра современных образовательных технологий Университета Морей в Гуандун, Чжан Гуанья, возглавляющий команду, в контексте диджитализации высших учебных заведений и реформы учебных классов, отвечает на вышеупомянутые вопросы, удовлетворяя потребности государства в развитии информатизации образования в высших учебных заведениях. Исходя из опыта международных и внутренних онлайн-образовательных платформ в области создания информатизированных ресурсов, он успешно получил ключевую проектную заявку на реформу образования в провинции Гуандун. Предварительно он исследовал возможность внедрения модели смешанного обучения SPOC (Small Private Online Course) для выбранного курса наукоемкой образовательной программы «Защита информации в эпоху мобильного интернета», с целью создания модели смешанного обучения, основанной на концепции «SPOC + умные аудитории», чтобы помочь учителям расширить их методы преподавания, полностью использовать поддержку умных аудиторий в учебных мероприятиях, дополнительно усилить эффективность учебных классов и предоставить практические рекомендации для учителей в условиях умных аудиторий.  

I. Анализ проблемы  

Курс «Защита информации в эпоху мобильных интернет-средств» является практическим, актуальным и междисциплинарным курсом. Он предназначен для обучения студентов в рамках общеобразовательных курсов в учебных заведениях. Содержание курса включает такие актуальные темы, как безопасность мобильных устройств, технологии шифрования данных, защита от сетевых атак, защита конфиденциальности и т. д. Цель курса – помочь студентам не только освоить основы защиты информации в эпоху информационных технологий и повысить осведомленность в этой области, но и развить навыки выявления уязвимостей и оценки рисков через практическую работу.  

Однако традиционная модель обучения выявляет три основные проблемы при реализации курса: во-первых, несоответствие теории и практики: в области информационной безопасности технологии развиваются очень быстро, а содержание учебников обновляется медленно. Уроки часто ограничиваются классическими теоретическими концепциями, что мешает студентам ознакомиться с последними технологиями. Во-вторых, недостаточная активность студентов: курс включает множество абстрактных понятий. В традиционной модели, где преподаватель доминирует, студенты просто принимают знания, а сотрудничество в группах и глубокие дискуссии ограничены. В-третьих, сложности в индивидуальном обучении: у студентов разные уровни навыков работы с информацией (студенты из разных специальностей, некоторые не имеют опыта программирования, другие уже участвовали в соревнованиях CTF). Унифицированный учебный план не может удовлетворить потребности в индивидуальном подходе к обучению. Ответы на вопросы после уроков требуют очного обучения, что снижает эффективность.  

II. Исследовательские доказательства  

1) Стратегии создания смешанной образовательной модели “SPOC+умные классы”  

Чтобы преодолеть проблемы, связанные с простым переносом традиционных методов обучения в условиях умных классов, а также с проблемами, возникающими при реализации курсов по теме «Защита информации в эпоху мобильного интернета», команда, исходя из реальных условий школы, предложила модель обучения, основанную на сочетании «точного предоставления онлайн ресурсов + глубокого взаимодействия в реальном мире». Эта модель преодолевает ограничения традиционных методов обучения, сосредоточенных только на одной части процесса обучения. Она основана на теории смешанного обучения и конструктивистской теории обучения, а также на практике информатизации в высших учебных заведениях как внутри страны, так и за рубежом. Таким образом создается интегрированная система обучения, охватывающая все этапы: подготовка перед началом урока, обучение во время урока и дальнейшее обучение после урока (см. рисунок 1). Способы создания этой системы следующие:  

(1) Перед занятиями: точное предоставление ресурсов, обучение под руководством заданий. Специфика образовательной модели основана на анализе учебных потребностей учащихся. С помощью платформы SPOC и системы управления умными классами осуществляется динамическое объединение учебных ресурсов и точное распределение задач разных уровней сложности. Конкретные действия включают три этапа: динамическое объединение ресурсов, разработку задач разных уровней сложности, сбор данных о процессе обучения.  

(2) Во время занятий: сочетание онлайн и офлайн, глубокое взаимодействие в различных сценариях. Целью занятий является преодоление трудностей онлайн-обучения, укрепление практических навыков и стимулирование глубокого взаимодействия. С помощью функций умных классов – множество экранов, реальное обратное сообщение, воспроизведение сценариев – достигается органичное сочетание онлайн-обучения и офлайн-взаимодействия.  

(3) После урока: рефлексия, основанная на данных, и закрытый процесс улучшения. После урока основное внимание уделяется отслеживанию эффективности обучения и оптимизации учебных методов. С помощью многофакторной системы оценки, включающей как процессическую, так и результативную оценку, а также механизма рефлексии, основанного на данных и оптимизации стратегий, возможно постоянное улучшение учебных методов.  

(2) Практика и оценка эффективности образовательной модели смешанного обучения “SPOC+умные классы”  

Срок реализации данного проекта составил три года и шесть семестров. Один семестр является одним циклом. Объем учащихся, для которых проводилось обучение, составил 3753 человека. Процесс реализации проходил следующим образом:  

Перед занятием: ① Динамическое объединение ресурсов. С учетом особенностей курса «Защита информации в эпоху мобильного интернета» – практичности, актуальности и междисциплинарности – загружаются беллетрии от отраслевых организаций (например, «Отчет о безопасности мобильного интернета за 2024 год»), а также классические примеры (видео-примеры, основанные на фрагментах фильмов о кибербезопасности, примеры преподавания в рамках курса, анализ случаев утечек данных из приложений) и информация о новейших технологиях. Это позволяет обеспечить синхронизацию обновлений знаний и технологий. ② Разделение задач по уровням. С учетом различий в навыках студентов в области информационных технологий (например, у студентов с слабыми навыками программирования и у студентов, участвующих в соревнованиях CTF), учителя выпускают задачи на трех уровнях: базовый, продвинутый и расширенный. На базовом уровне необходимо понять концепции, на продвинутом – применить принципы, а на расширенном – исследовать новые направления. Это соответствует принципу индивидуального обучения. ③ Сбор данных о обучении. После выполнения онлайн-задач студенты создают «личный профиль обучения» (содержащий информацию о уровне понимания концепций, времени выполнения задач, частых ошибках и т. д.). Эти данные собираются и формируются «список проблем класса», который передается на терминалы учебных классов, что обеспечивает точное обучение во время занятий.  

Во время урока: онлайн-учитель предварительно размещает материалы обучения в зависимости от условий урока и задач обучения. Учащиеся могут в любое время в рамках установленного времени выполнения задач автоматически войти в платформу обучения и самостоятельно изучать базовые знания. Система автоматически отмечает те аспекты, которые еще не поняты, что помогает в организации очного обсуждения. Очное обучение осуществляется в классах с использованием интеллектуальных технологий: интеллектуальные классы оборудованы интеллектуальными экранами, столами для групповых обсуждений, системами записи и терминалами IoT. Это позволяет реализовать три ключевые функции: интерактивность на нескольких экранах, немедленный отклик и воспроизведение сцены. В сценарии internalизации знаний, используя модель «онлайн-обучение + очное обсуждение», проводятся групповые обсуждения по наиболее часто допущенным ошибкам, а функция голосования в группах позволяет немедленно проверить уровень понимания. В сценарии укрепления практики используются виртуальные экспериментальные платформы: учащиеся имитируют атаки с помощью терминалов IoT, а учителя контролируют процесс работы на экранах и помогают в этом.  

После уроков: ① Разнообразная система оценки, включающая данные онлайн-обучения, собранные через платформы онлайн-обучения (дополнительность просмотра видео, точность ответов на тесты, качество обсуждений в чатах), и данные поведения в классе, собранные в умных классах (участие в групповых обсуждениях, точность выполнения экспериментов, оценки экспертов), с учетом веса оценки “онлайн-обучение (30%) + интерактив в классе (40%) + комплексная практика (30%)”, что полностью отражает процесс обучения студентов “понимание знаний – улучшение навыков – развитие культуры”. ② Предоставление индивидуальных ресурсов для дополнительного обучения: на основе “личного образца обучения” студентов и результатов оценок, предоставляются персонализированные ресурсы для дополнительного обучения для “неуспешных тем знаний”, для тех, кто не достиг необходимого уровня понимания знаний, предоставляются видео с записью, а также открыт портал для “одиночных консультаций”, чтобы удовлетворить различные потребности в обучении. ③ Динамическая оптимизация учебных стратегий: после окончания каждого этапа обучения учителя входит в платформу с записью, чтобы посмотреть учебные видео, внимательно анализирует и размышляет о методах преподавания, чтобы улучшить учебную деятельность. Кроме того, после окончания каждого курса каждый семестр проводятся личные интервью и опросы, чтобы узнать мнение и чувства студентов о смешанной модели обучения, основанной на “SPOC+умных классах”, чтобы получить более полное и объективное оценку этой модели обучения. В связи с проблемами, возникающими в процессе обучения, модель обучения улучшается и совершенствуется, чтобы постоянно оптимизировать учебные этапы и содержание обучения. Учителя учитывают отзывы студентов и статистические данные (например, «82% студентов считают, что виртуальные эксперименты улучшили практические навыки», «35% студентов предлагают увеличить долю отраслевых примеров»), проводят самоанализ в таких аспектах, как распределение времени offline и online (например, необходимо ли увеличить длительность экспериментов) и пригодность ресурсов (например, соответствуют ли примеры современным технологиям), формируя замкнутый механизм улучшения «определение проблемы — корректировка стратегии — повторная практика», что позволяет постоянно повышать соответствие модели и курса.  

(3) Результаты исследований  

1. Образование студентов

Модель обучения “SPOC+умные классы” была применена в течение 6 семестров. Было участвовало 3753 студента. Эффективность обучения была высокой: успеваемость студентов значительно улучшилась, а их способности к инновациям также повысились. Согласно опросам студентов, 90% из них считают, что онлайн-ресурсы эффективно помогают в понимании сложных тем. 85% студентов считают, что встречи в оффлайне помогают преодолеть пробелы в личном обучении. Учебная команда, благодаря обучению студентов, создала команды студентов для участия в курсах технической безопасности сетей. Студенты участвовали в национальных соревнованиях по информационной безопасности и технологиям защиты сетей, таких как “Конкурс сетевой безопасности”, “Конкурс безопасности сетей Yangcheng”. Студенты получили более 50 наград, включая первые и вторые премии. В 2023 году школа получила награду за лучшую организацию на соревнованиях по развитию навыков и технологическим инновациям в рамках инициативы “Один пояс, один путь” и стран BRICS. Учителя курсов, Чжан Гуанья и Цзинь Гоуян, неоднократно получали награды за выдающуюся работу в обучении студентов.  

2. Развитие учителя

Учебный материал, созданный преподавателями курса «Как много вы знаете о информационной безопасности?», был представлен на выставке проектов в области информатизации образования в высших агрономических учебных заведениях в 2022 году. Этот материал получил награду «Лучший учебный материал». Проект микроурока «Что такое хакер?» также был представлен на выставке проектов в области информатизации образования в агрономических учебных заведениях в 2023 году. Этот проект получил награду «Хороший микроурок». Проект микроурока «Сетевой файрвол» также был представлен на выставке проектов в области информатизации образования в агрономических учебных заведениях в 2024 году. Этот проект получил награды «Лучший микроурок» и «Хороший микроурок». Преподаватели курса опубликовали 3 статьи, связанные с проектами курса, что способствовало эффективному распространению методов обучения.  

3. Распространение примеров

Кроме того, команда преподавателей проекта опиралась на практику преподавания в рамках данного курса. В 2022 году Министерство образования предоставило команде одну гранту на проект по сотрудничеству между предприятиями и учебными заведениями (проект по реформе учебной программы и методов обучения в области защиты информации в эпоху мобильных интернетов). Было проведено два тренинга по кибербезопасности для всех преподавателей и студентов. С помощью различных мероприятий, таких как соревнования и анкетирование, была значительно повышена осведомленность и навыки защиты информации у преподавателей и студентов. Команда также создала один образец учебного материала, который был использован в учебных заведениях и сопутствующих учебных заведениях для обучения преподавателей (через участие в выставках информационных проектов университетов). Кроме того, члены команды активно распространяли успешный опыт своей команды, помогали преподавателям создавать микро-уроки, что способствовало успешному участию преподавателей в выставках информационных проектов в высших сельскохозяйственных учебных заведениях в период с 2022 по 2024 год.  

4. Строительство школы

Команда активно предлагает идеи для развития информатизации школы в рамках проектов по реформе обучения в умных классах. Были разработаны и усовершенствованы планы по созданию мультимедийных классов. В настоящее время завершено строительство новых мультимедийных классов в кампусе Хугуан: 27 классов для гуманитарных предметов (стоимость – 9700000), 16 классов в здании Гуансюэ (стоимость – 2000000) и 20 классов для обучения аспирантов в кампусе Сяшан (стоимость – 2000000). Также завершено создание системы обучения с использованием онлайн и офлайн методов для всех 323 мультимедийных классов в кампусе Чжаньань. Эти результаты были использованы в новом раунде оценки образовательных программ бакалавриата, и они получили положительные отзывы от экспертов.  

III. Заключение и уроки  

Этот пример показывает, что смешанная модель обучения “SPOC+умные классы” благодаря точному предоставлению онлайн ресурсов и глубокому взаимодействию в реальном мире эффективно решает проблемы, связанные с отставанием теории, низкой активностью участников и недостатком индивидуализации в курсе “Обеспечение безопасности информации в эпоху мобильного интернета”. Это значительно повышает практические навыки и креативность студентов.

1) Технические инструменты должны соответствовать сущности обучения

Использование SPOC и умных классов не направлено лишь на достижение технологических новшеств. При применении технологий необходимо всегда помнить о том, что центром является студент. Все технологии должны способствовать лучшему усвоению знаний студентами. Цель использования информационных технологий – это лучшее соответствие потребностям современного образования, повышение качества и эффективности обучения. Сочетание SPOC и умных классов создает для студентов более гибкую и интерактивную среду обучения, что способствует более индивидуализированному и эффективному процессу обучения. Благодаря такой инновационной системе обучения студенты получают более разнообразные учебные ресурсы. Кроме того, учителя могут использовать технологии для более точного отслеживания прогресса студентов, а также для корректировки методов обучения, чтобы каждый студент мог добиться значительного прогресса в процессе обучения.

(II) Роль учителя должна измениться с “преподавателя” на “дизайнера”

В эпоху информатизации роль учителя приобретает более разнообразные характеристики. Поэтому учителя должны иметь базовые навыки использования информационных технологий, включая способность обрабатывать данные, сочетать ресурсы и создавать различные ситуации обучения. Кроме того, учителя должны знать технологии компьютерных сетей и понимать все аспекты онлайн-обучения. Учителя должны контролировать процесс обучения студентов, чтобы обеспечить последовательность и эффективность учебных мероприятий. На всех этапах обучения – до, во время и после – учителя должны разрабатывать и реализовывать различные учебные программы и цели. На этапе до начала обучения учителя должен провести глубокий анализ потребностей студентов; во время обучения учителя должен использовать методы обучения, ориентированные на задачи, подчеркивая важность выполнения заданий; на этапе после обучения учителя должен использовать систему SPOC для оценки студентов, а также использовать онлайн-платформы для оценки самостоятельного обучения студентов. Затем учителя должны проводить самоанализ процесса обучения, выявляя недостатки в процессе обучения. Поэтому учителя должны постоянно развивать свои профессиональные навыки и придерживаться принципа непрерывного обучения.

(3) Распространение модели должно сочетаться с особенностями курса

Для курсов, требующих активного практического участия и быстрого обновления знаний (например, в области кибербезопасности и искусственного интеллекта), преимущества смешанного обучения становятся более заметными. Однако для теоретических курсов необходимо тщательно рассчитать соотношение взаимодействия в оффлайне и в режиме онлайн, чтобы избежать чисто формального смешивания методов обучения. Не все курсы подходят для смешанного обучения; необходимо выбирать подходящий способ обучения в зависимости от особенностей курса. Практика показывает, что смешанное обучение способствует развитию интереса учащихся и улучшению учебного эффекта. Но необходимо избегать слепого следования трендам, чтобы технологии и содержание учебного материала были глубоко интегрированы, чтобы полностью использовать преимущества этого подхода. В процессе внедрения необходимо также учитывать отзывы учащихся, постоянно улучшать методы преподавания, чтобы максимально повысить эффективность обучения. Кроме того, школы должны предоставлять необходимую техническую поддержку и обучение учителям, чтобы они могли эффективно использовать новые методы обучения, что позволит повысить качество обучения. Также школы должны иметь четкую систему оценки, регулярно оценивать эффективность смешанного обучения, выявлять и решать проблемы, возникающие в процессе его реализации. С помощью анализа данных можно точно определить потребности учащихся и их слабые места, что позволит лучше распределять ресурсы для обучения и обеспечить постоянное улучшение и инновации в смешанном обучении.

(4) Активное создание интеллектуальной учебной среды

Необходимо активно создавать интеллектуальную учебную среду. Учителя должны изменить традиционные подходы к обучению, применять модели обучения с заданиями типа SPOC. В процессе обучения необходимо учитывать индивидуальные потребности учащихся, чтобы студенты разных уровней могли получать разнообразное обучение. Также необходимо направлять студентов на изменение способов обучения. Модель SPOC объединяет онлайн и офлайн ресурсы для обучения, поэтому школы должны активно создавать интеллектуальные классы. Таким образом можно повысить качество обучения и эффективность обучения студентов, предоставив им более разнообразный и насыщенный учебный опыт. Создание интеллектуальных классов включает не только улучшение аппаратных ресурсов, например установку современного мультимедийного оборудования, но и расширение программных ресурсов, например предоставление множества онлайн курсов и интерактивных платформ, что позволяет создать полноценную и разнообразную учебную среду. Также необходимо использовать системы интеллектуального анализа данных для реального мониторинга эффективности обучения, что помогает учителям более точно организовывать обучение.