Глобальная технологическая революция ставит новые вызовы обществу. «Взрывное развитие и распространение новых технологий, их проникновение во все сферы человеческой деятельности приводят в настоящее время к быстрым и драматическим изменениям на глобальных рынках, в самой структуре и характере современного промышленного производства и экономики. Переход к новому технологическому укладу приведет к формированию в мире в течение ближайших 10–20 лет совершенно новых крупных рынков, предлагающих потребителям передовые технологические решения и принципиально новые продукты и сервисы» [1]. Таким образом, ближайшие годы станут основными для технологических изменений. Отставание в развитии таких технологий из сугубо экономической проблемы перерастает в проблему безопасности общества в целом.
Таким образом, современные наука и технологии, постоянно ускоряясь в своем развитии, ставят новые цели перед системой образования. В соответствии с ФГОС ВО направления подготовки 44.03.01 «Педагогическое образование» (уровень бакалавриата) одними из компетенций учителя являются «способность организовывать сотрудничество обучающихся, поддерживать активность и инициативность, самостоятельность обучающихся, развивать их творческие способности (ПК-7)», а также «способность использовать возможности образовательной среды для достижения личностных, метапредметных и предметных результатов обучения и обеспечения качества учебно-воспитательного процесса средствами преподаваемого учебного предмета (ПК-4)» [2]. Проецируя данное требование к теме исследования, можно сделать вывод о том, что современный учитель информатики должен быть способен продемонстрировать прикладной аспект своей дисциплины в междисциплинарной связке, например в рамках организации научно-технического творчества обучающихся. Сам же учитель должен обладать готовностью к восприятию новых идей, принятию нестандартных решений, к активному участию в инновационных процессах. Однако обеспечение такой готовности и выход за пределы предметной подготовки должен осуществляться еще на этапе обучения в вузе.
Обобщая опыт И.Т. Глебова, М.А. Шустова, освещенный в [3, 4], под готовностью будущего учителя к научно-техническому творчеству будем понимать интегративную систему его знаний, умений и качеств личности, уровень сформированности которых является достаточным для самостоятельной постановки и решения профессиональных задач, базирующихся на использовании технологий из перспективных отраслей в соответствии с национальной технологической инициативой.
Цель исследования: выделение и реализация педагогических условий, обеспечивающих развитие готовности к организации научно-технического творчества будущих учителей с применением передовых технологий.
Происходящие социальные трансформации обусловили появление новой образовательной парадигмы, базирующейся на компетентном [5–8] и проектно-продуктивном подходах [9–11].
Интеграция данных подходов воплощается в понимании того, что готовность будущего учителя к научно-творческой деятельности выражается двумя классами компетенций, так называемых «soft skills» (компетенции в области продуктивного, изобретательского мышления; навыки проектного управления, командной работы и ее организации, владение технологиями постановки задач и эвристик) и «hard skills» (компетенции по работе со сложным программным обеспечением и технологическим оборудованием).
Не останавливаясь на теоретических основах данной парадигмы, хотелось бы представить методические особенности формирования рассматриваемой готовности у будущих учителей (студентов направления подготовки «Педагогическое образование», профиль информатика и экономика) на примере одного из профилей олимпиады Национальной технологической инициативы – разработка приложений дополненной и виртуальной реальности (AR/VR). Раскрываемые методические аспекты в первую очередь направлены на формирование прежде всего начальных hard skills, однако применяемые методические приемы также полезны в отношении компонентов soft skills.
Сложность изучения данной технологии заключается в необходимости наличия знаний в области линейной и векторной алгебры, программирования, настройки программных средств, графики и 3d моделирования, что зачастую в образовательных программах подготовки учителей информатики (вне зависимости от дополнительного профиля) рассматривается в недостаточном объеме либо в слабой междисциплинарной связке.
Опыт реализации проектной деятельности в ходе преподавания дисциплины «Инновационные методы и средства обучения», в рамках которой лежит идея использования AR/VR-технологии, позволяет определить структурные компоненты методики формирования готовности к научно-техническому творчеству у будущих учителей.
Ближняя цель: обеспечить формирование способностей к изучению и применению AR/VR-технологий как инструментов разработки средств обучения, как составляющей готовности к научно-техническому творчеству.
Дальняя цель: обеспечить развитие готовности к организации научно-технического творчества обучающихся с применением передовых технологий.
Проектная группа: 2–3 человека, возможно, с разделением ролей (в зависимости от степени подготовленности участников по составляющим используемой технологии).
Педагогические условия для достижения ближней цели:
1) формирование заинтересованности в использовании AR/VR-технологий за счет снижения порога сложности и знакомства с ними, а также ориентации на получение результатов, имеющих практическую значимость;
2) обеспечение учебно-методической поддержки по составляющим AR/VR-технологии (специализированное программное и аппаратное обеспечение, программирование, 3d моделирование, компьютерная графика);
3) рефлексия результатов работы и своего участия в групповом проекте.
Так как дальняя цель может не лежать в области AR/VR-технологий, для ее достижения важным педагогическим условием является:
4) обеспечение рефлексии готовности к научно-техническому творчеству с элементами педагогического проектирования использования полученного опыта в будущей профессиональной деятельности.
Обоснование выделенных условий оставим за рамками настоящей статьи, однако их реализация непосредственно связана со следующей компонентой методики.
Ведущая идея: использование «каркаса» для разработки AR/VR-приложения педагогической направленности. В данном случае «каркас» – это прототип приложения, который может быть построен, например, на базе приложения Unity и библиотеки Vuforia. Так, был разработан прототип приложения по типу «викторина», содержащий уже готовое решение по переходу от уровня к уровню. Сами уровни должны быть проработаны участниками проекта с применением технологии дополненной реальности. Прототип представляет из себя приложение со всеми необходимыми элементами: скриптами, камерой дополненной реальности, базой маркеров и др.
Реализация такой идеи позволила обеспечить выполнение первого условия, обеспечив знакомство с технологией без глубокого погружения в самостоятельное программирование, но чтение и понимание исходного кода на новом для студента языке программирования.
Задачи, стоящие перед будущими учителями:
– проектные: определить цель проекта и то, каким должен быть результат, распределить роли (если это необходимо).
– технологические: познакомиться со средой Unity, с прототипом приложения и его составляющими, который нужно будет доработать до готового приложения с использованием SDK Vuforia.
Методика реализации педагогических условий
Как показывает опыт, решение проектных задач в части определения результата даже при ограничениях прототипа может быть разным – от предметной викторины до квеста-бродилки.
Конечно, определенную сложность вызывает решение технологических задач. Сама среда разработки не проста. Unity [11] – это инструмент для разработки двух и трехмерных мультимедийных приложений и игр. Соответственно, для студента нетехнической специальности – это программная среда с нетривиальной навигацией по ней и управлением объектами. Рассмотрим понятия, которые необходимо изучить при работе над проектом. Сцена – визуальное место конструирования приложения, где располагаются все элементы (камера, маркеры и др.). Скрипты – это еще одна важная часть приложения, они могут использоваться при переходе со сцены на сцену, для подсчета уровней, выведении надписей, фокусировки камеры, отрисовки кнопок и для много другого. Скрипты создаются на языке C#, для использования скрипта в конкретной сцене необходимо перетащить его на нужную мишень. Знакомство с прототипов начинается с изучения скриптов и связанных с ними объектов. В сценах прототипа используется следующие скрипты: переход на новую сцену, отрисовка надписи в верхней части экрана, отрисовка поля ввода, а также отрисовка и нажатие кнопки (рис. 1–2).
Рис. 1. Скрипт перехода на следующую сцену и отрисовки верхнего поля и кнопки
Рис. 2. Скрипт поля ввода данных
Данный скрипт отвечает за переход на следующую сцену, в случае если ответ верный, отрисовку строки в верху экрана, и обработку и появление кнопки. Следующий же скрипт отвечает за отрисовку поля ввода ответов.
Студентам поясняются лишь общие идеи, заложенные в алгоритмах рассматриваемых скриптов. Рассмотрение особенностей реализации – это одна из задач, которую нужно решить. Кроме того, возможна постановка задачи оптимизации кода, так как в нем, например, присутствуют неиспользуемые переопределяемые переменные.
В дальнейшем необходимо будет эти скрипты связать с используемыми компонентами Vuforia [12], например, с Image Target (в окне объекта отображаются дополнительные настройки, касающиеся скрипта как на рис. 3).
Рис. 3. Окно объекта Image Target
Следующей задачей является изучение основ использования компонентов библиотеки Vuforia – создание и использование маркеров. Маркеры – это некоторые объекты реального мира, при наведении камеры на которые происходит срабатывание программы и непосредственное дополнение реального мира некими виртуальными объектами.
Это прежде всего AR Camera – камера дополненной реальности предназначена для захвата элементов реального мира с последующим взаимодействием с ними.
Чтобы обеспечить реализацию творческой идеи, необходимо изучить возможные для этого технологические инструменты:
– для изображений – Images: Image Targets, Multi Target, Cylinder Targets;
– для объектов реальности – Objects: Object Reco, VuMark, Model Targets;
– для среды – Environments: Extended Tracking, Ground Plane.
Как видно, технологическая сложность разработки для бакалавра нетехнического направления подготовки высока, поэтому для реализации второго условия (обеспечение учебно-методической поддержки по составляющим AR/VR-технологии) были разработаны учебно-методические рекомендации, осуществлена подборка обучающих материалов по 3d моделированию и разработке приложений в Unity, в том числе мультимедийных; проводились консультирование и общее межгрупповое обсуждение сложных моментов реализации проекта с точки зрения используемой технологии.
Защита разработанных приложений осуществляется с обязательной апробацией, оценкой степени реализации идеи, вклада каждого участника, сложности контента и реализованных технологических особенностей. Наиболее интересные приложения с успехом применяются в рамках профориентационной работы университета. Заинтересованность аудитории, на которую ориентирована профориентационная работа, является мощным мотивационным стимулом для студентов в дальнейшем изучении данного направления и развитии готовности к научно-техническому творчеству в будущей профессиональной деятельности, что обеспечивает реализацию третьего педагогического условия (рефлексия результатов работы и своего участия в групповом проекте).
Предполагаем, что для реализации четвертого условия (обеспечение рефлексии готовности к научно-техническому творчеству с элементами педагогического проектирования использования полученного опыта в будущей профессиональной деятельности) будет полезна программа саморазвития в следующей интерпретации:
1 этап – видение «Я и другие» (анализ, оценка и сравнение своего и чужого опыта, факторов успеха и неудач).
2 этап – оценка видения «Я – настоящее» на основе самодиагностики имеющихся и накапливаемых на данный момент достижений. Данный этап сопровождался работой будущего учителя о готовности к будущей профессиональной деятельности с использованием передовых технологий.
3 этап – прогнозирование личностных достижений на определенный период времени («Я – будущее» – реально достижимое) и более длительный период («Я – будущее» – желаемое). На данном этапе студенты определяли свои приоритетные цели в следующей логической цепочке: перечень моих целей для развития готовности к научно-техническому творчеству a степень важности каждой a мои интересы и ограничения.
4 этап – проектирование конкретных действий по достижению построенных образов «Я – реально достижимое» и «Я – желаемое». На данном этапе определялись шаги для достижения приоритетных целей: мои задачи (что мне нужно сделать в области hard skills и soft skills) a необходимые средства a порядок выполнения a форма осуществления.
5 этап – промежуточный контроль личностных достижений, при необходимости – коррекция системы целей.
Судить об эффективности выделенных условий в отношении дальней цели пока преждевременно, однако полагаем, что они составляют комплекс, в котором первые три условия являются необходимыми, а четвертое – достаточным.
Заключение
Представленная методика показала результаты в части достижения ближней цели, согласно результатам проведенного опроса, около 70 % бакалавров хотели бы более глубоко изучить саму технологию дополненной реальности, а находят возможным это сделать собственными силами около 55 %. Учитывая сложность рассматриваемой технологии, считаем, что рассматриваемая методика оправдывает себя в отношении такой составляющей готовности будущих учителей к научно-техническому творчеству, как hard skills.