Современные рыночные условия диктуют свои требования ко всем отраслям промышленности. На рынке труда востребованы новые высококвалифицированные специалисты, которые могут использовать в своей трудовой деятельности современные инструменты IT-технологий. Таким образом, рынок труда и промышленность участвуют в оптимизации структуры и состава взаимоотношений в направлении развития промышленности и системы образования и подготовки кадров. Информационный рынок выступает в качестве платформы выстраивания рыночных отношений. Общее информационное пространство (ИП) обеспечивает прозрачность сделок и позволяет сформировать стратегию развития различных направлений в промышленности. Для того чтобы продукция, поставляемая на мировой и внутренние рынки, имела статус «конкурентоспособная», каждое предприятие стремится обеспечить свое преимущество за счет внедрения современных информационных и цифровых технологий, которые способны оперативно перенастроить производство под требования новых отечественных и международных стандартов (ГОСТ, ISO, IEK и др.) [1, 2].
Цель исследования: в рамках научного изыскания и учебного процесса раскрыть содержание и дать определение форм подготовки обучающихся при изучении дисциплины «Проектирование информационных систем». Наглядно рассмотреть и выявить все преимущества и сложности при изучении дисциплины в очной и заочной форме с применением дистанционных технологий, а также наметить оптимальные пути повышения эффективности обучения в условиях перехода к цифровой экономике (ЦЭ).
Материалы и методы исследования
Сегодня цифровая экономика набирает обороты и ставит своей целью повышение эффективности во всех отраслях промышленности, сферах государственной деятельности и мирового рынка. Предшествующим этапом развития цифрового пространства является информатизация общества. В различных регионах и странах мира переход к информатизации проходил не одновременно, но независимо от времени цифровая экономика обладает мощным потенциалом за счет использования и применения уже существующей ИТ-инфраструктуры [3]. Кроме того, за последние годы удалось собрать большие базы электронных документов в различных сферах деятельности (банках, ФНС, на сайте Госуслуги, в социальных сетях и др.).
Стратегия развития цифровой экономики базируется на развитии информационного общества, что отражено в стратегии (Указ Президента РФ № 203от 09.05.2017 г.) на период 2017–2030 гг. Правительством РФ была утверждена программа цифровой экономики (Распоряжение Правительства РФ № 1632-р от 28.07.2017 г.), где в целях управления развитием цифровой экономики отмечены пять основных направлений:
1) нормативное регулирование;
2) кадры и образование;
3) формирование исследовательских компетенций и технических заделов;
4) информационная инфраструктура;
5) информационная безопасность.
Необходимо отметить, что в рамках направления «Кадры и образование» одной из целей указано «создание ключевых условий для подготовки кадров цифровой экономики». Высокий кадровый потенциал необходим, чтобы обеспечить подготовку, переход и развитие цифровой экономики во всех сферах деятельности. Таким образом, подготовка кадров в области цифровизации должна проходить по всем направлениям и уровням подготовки образовательных программ. Сложность состоит в том, что необходимо проводить подготовку специалистов для работы в цифровой среде, которую предстоит развивать и отстраивать с учетом государственной политики и цифровой экономики. Таким образом, образовательная программа подготовки кадров для осуществления переходного процесса в сфере образования предъявляет высокие требования к материально-техническому обеспечению и профессорско-преподавательскому составу в целях обеспечения поступательного развития в подготовке кадров для цифровой экономики. Для осуществления стратегического плана по подготовке кадров в 2016 г. была принята государственная программа и реализуется приоритетный проект «Современная цифровая образовательная среда» [4]. Поставленную цель планируется реализовать через следующие направления: принятие нормативно-правовых актов, направленных на развитие онлайн-обучения; создание информационного ресурса, объединяющего существующие платформы онлайн-обучения; создание новых курсов по программам СПО, ВО и ДО; формирование системы экспертной и пользовательской оценки качества; создание десяти региональных центров компетенций, а также обучение преподавателей и специалистов промышленных предприятий.
Реализация цифровой образовательной среды (ЦОС) может осуществляться различными способами и форматами, такими как:
1) оцифровывание учебно-методических материалов (учебников, методических указаний, лекций, презентаций, заданий, тестов и т.п.);
2) развитие интерактивных форм общения профессорско-преподавательского состава (ППС) и обучающихся через систему дистанционного обучения (СДО), например: личный кабинет, чаты, видеозвонки, вебинары, видеоконференции и т.п.;
3) создание интерактивных учебных материалов на базе электронных учебников и задачников, видеолекций, обучающих игр и т.п.;
4) создание принципиально новых форм и учебно-методических материалов (УММ), обеспечивающих некоторую степень реальности за счет применения моделирования и имитации изучаемых процессов, и т.п.;
5) применение средств обучения с элементами искусственного интеллекта [5];
6) создание общего информационного поля с базами практик и предприятиями работодателей (предлагается авторами). Такой подход позволит обеспечить равномерное прохождение практики и обеспечит контроль развития требуемых навыков и компетенций.
В большинстве случаев ППС наиболее активно использует два первых способа для проведения интерактивных занятий. Однако требования к формам проведения занятий и контенту с каждым днем повышаются, что обусловлено развитием мирового рынка. Для обеспечения качества образовательных услуг в период перехода к цифровой экономике предлагается усилить работу в таких направлениях, как: 1) разработка и применение нормативной документации для онлайн-образования; 2) повышение контроля качества УММ; 3) поэтапный переход к формам интерактивного обучения; 4) проведение для ППС курсов повышения квалификации.
Кроме того, необходимо отметить, что цифровая образовательная среда не позволяет в полной мере обеспечить социализацию обучающихся и решить проблему передачи неявных знаний [5]. Поэтому предлагается применять смешанную форму проведения занятий. Подразумевается, что обучающиеся на первых курсах очно присутствуют в институте на лекциях в первой половине дня и онлайн – на семинарах и открытых столах во второй половине дня. Студенты старших курсов в первой половине дня проходят практику на предприятиях работодателя, а во второй половине дня посещают лекции и практические занятия в институте. При этом обучающиеся во всех случаях имеют возможность присутствовать на лекции очно или на вебинаре (онлайн), также все лекции сохраняются и доступны в виде видеоархива. Такой подход позволяет максимально загрузить аудиторный фонд, обеспечить параллельное с учебным процессом прохождение практики, а также повысить качество УММ за счет применения интерактивных форм обучения.
Для реализации перехода образовательного процесса к новым стандартам, которые диктует цифровая экономика, необходимо проработать технологию и организовать процесс переподготовки ППС для работы с ЦОС. Сегодня современный преподаватель – это педагог, писатель, психолог, режиссер, сценарист, ученый, философ. Специалисты предприятий также нуждаются в повышении компетенций с целью совершенствования технологических процессов в соответствии с современными требованиями. Для выполнения этих функций они должны постоянно совершенствовать свои знания, навыки и опыт, чтобы быть на два шага впереди и тем самым иметь возможность участвовать в подготовке высококвалифицированных специалистов [6].
Предполагается, что в переходный к ЦОС период преподаватели будут создавать оцифрованные УММ и размещать их в облаке учебной организации. Применение образовательной организацией облачных технологий в учебном процессе позволяет снизить затраты на информационную инфраструктуру и повысить уровень доступности обучающихся и ППС к УММ [7]. Кроме того, ведение архива УММ и организационной документации по курсам дисциплин позволяет проводить ретроспективный анализ и выстраивать содержание курса с учетом современных требований ФГОС и рынка образовательных услуг [8, 9].
Проведение занятий (лекций, семинаров и т.п.) через вебинар требует от ППС высокого мастерства подготовки и знаний технических, теоретических и педагогических основ [8, 10]. Техническая подготовка проведения вебинара предполагает знание в совершенстве программно-аппаратного обеспечения, что позволяет повысить эффективность и обеспечить качество учебного материала. Теоретическая подготовка проведения занятия подразумевает систему знаний, изложенных в различных видах литературных источниках, по курсу дисциплины. Педагогическая подготовка к проведению вебинара включает в себя знание всех этапов учебного занятия. Необходимо отметить, что педагогический эффект имеет различия в зависимости от проведения лекций очно и средствами вебинара. По этой причине, по мнению авторов, материал лекции для вебинара должен быть более подробным, чтобы слушатель при просмотре видеозаписи мог самостоятельно разобраться с теоретическими и практическими вопросами изучаемого материала. Хорошо усвоенные фундаментальные знания позволят обучающимся в дальнейшем свободно ориентироваться в современных знаниях, технологиях и технике.
Результаты исследования и их обсуждение
Рассмотрим пример реализации требований к проведению занятий по дисциплине «Проектирование информационных систем» (ПИС) в условиях перехода к ЦОС (табл. 1). Основная цель и задачи изучения дисциплины ПИС: приобретение базовых знаний и навыков структурного проектирования с применением языков моделирования. Рассмотрим первый вариант, когда обучающийся посещает очные занятия (лекции и семинары) и часть практической работы выполняет в домашних условиях.
Таблица 1
Фрагмент структуры очного и смешанного режима проведения занятий по дисциплине «Проектирование информационных систем»
|
№ |
Раздел |
Тема и вид занятия |
Кол-во, ак. ч. |
Комментарии |
|
Вариант I «Очная форма проведения занятий» |
||||
|
1 |
1 |
Лекция Тема 1 … |
2 |
Лекция проходит в аудитории, оснащенной средствами мультимедиа |
|
2 |
1 |
Практика (Тема 1 ..) |
2 |
Практическое занятие проходит в аудитории, оснащенной персональными компьютерами с предустановленным ПО |
|
3 |
1 |
Семинар (Тема 1 ..) |
2 |
Семинар проходит в аудитории, оснащенной средствами мультимедиа |
|
4 |
2 |
Лекция (Тема 2 …) |
2 |
… и т.д. |
|
… |
… |
… |
… |
… |
|
Вариант II «Смешанная форма проведения занятий» |
||||
|
1 |
1 |
Лекция (вебинар) Тема 1 ……. |
2 |
Лекция проходит с применением программы для организации видеоконференции (Zoom, Microsoft Teams, Google Meet и др.). Видеозапись лекции доступна для просмотра по ссылке из личного кабинета в СДО |
|
2 |
1 |
Практика (очно в институте) Тема 1 …. |
2 |
Практическое занятие проходит в аудитории, оснащенной персональными компьютерами (ПК) с предустановленным ПО |
|
3 |
1 |
Семинар (вебинар) тема 2…. |
2 |
Семинар проходит с применением программы для организации видеоконференции (Zoom, Microsoft Teams, Google Meet и др.); видеозапись лекции доступна для просмотра по ссылке из личного кабинета в СДО |
|
4 |
2 |
Лекция Тема 2.. |
… |
… и т.д. |
|
… |
…. |
… |
… |
… |
Во втором варианте «Смешанная форма проведения занятий» подразумевается, что часть практических занятий проходит в аудиториях, оснащенных ПК с предустановленным ПО, что позволяет в присутствии преподавателя отрабатывать навыки и закреплять компетенции по изучаемой дисциплине. Часть лекционных и семинарских занятий предлагается проводить с применением программ для организации видеоконференций (дистанционно). Такой подход позволяет снизить время и трудозатраты на изучение дисциплины, повысить эффективность работы ППС и обеспечить поэтапный переход к ЦОС. Кроме того, создание общего информационного пространства по учебным дисциплинам и базам практик с предприятиями работодателей даст возможность обеспечить равномерную работу прохождения практики и обеспечит контроль развития требуемых навыков и компетенций.
Подразумевается, что доступ к УММ осуществляется через облачный сервис или СДО. Там же хранятся полные тексты ЛР, лекций, видеозаписи вебинаров, УММ, электронные книги или реестр со ссылками на актуальную литературу и нормативно-справочные источники [8]. На каждый учебный год создается новый реестр (рис. 1).
Рис. 1. Структура и внешний вид организации УММ по дисциплине «Проектирование информационных систем» в Google Диск: 1 – авторская страница в Google Диск, 2 – папки с УММ по курсу дисциплины; 3 – панель навигации по курсу дисциплины; 4 – область «Быстрого доступа» к УММ; 5 – адресная строка; 6 – поисковая строка по «Диску»; 7 – область элементов настройки сервисов
Рис. 2. Рабочая область СДО с фрагментом лекции по курсу «Проектирование информационных систем»
Кроме того, видео прошедших лекций также доступны обучающимся в общем реестре записей видеолекций. Доступ к материалам курса, размещенным в облачном хранилище, может быть осуществлен как непосредственно через ссылки на контент, так и через СДО вуза (рис. 2) [8].
Для осуществления основных этапов методологии разработки ЦР в условиях перехода к ЦОС (табл. 2) предлагается под каждый этап перехода сформулировать основные задачи и перечень объектов, создаваемых для дальнейшего применения [11, 12].
Таблица 2
Основные этапы и задачи методологии перехода к ЦОС
|
Задачи |
Создаваемые объекты, документы и т.п. |
|
I. Начальный этап создания цифровых ресурсов (ЦР) |
|
|
1. Оцифровывание учебно-методических материалов (учебников, методических указаний, лекций, презентаций, заданий, тестов и т.п.) |
1) реестр документов УММ; 2) оцифрованный учебный материал (учебники, методические указания, лекции, презентации, задания, тесты и т.п.); 3) список литературы в электронно-библиотечной системе (ЭБС) и т.п. |
|
Окончание табл. 2 |
|
|
Задачи |
Создаваемые объекты, документы и т.п. |
|
2. Интерактивные формы общения профессорско-преподавательского состава (ППС) и обучающихся через систему дистанционного обучения (СДО), например: личный кабинет, чаты, видеозвонки, вебинары, видеоконференции и т.п. |
1) сбор, группировка и анализ вопросов от слушателей и обучающихся; 2) записи видео (лекций, семинаров, конференций и т.п.) 3) разработка кейсов; 4) актуализация контрольно-измерительных материалов (КИМ) и т.п. |
|
II. Идентификация существующих ЦР в общей системе профессиональной подготовки |
|
|
3. Создание интерактивных учебных материалов на базе электронных учебников и задачников, видеолекций, обучающих игр и т.п. |
1) подготовка проекта интерактивных учебных материалов на базе электронных учебников и задачников, видеолекций; 2) разработка проекта (макета) обучающих игр и т.п. |
|
4. Создание принципиально новых форм и учебно-методических материалов (УММ), обеспечивающих некоторую степень реальности за счет применения моделирования и имитации изучаемых процессов и т.п. |
1) разработка и внедрение в процесс обучения УММ и КИМ, основанных на высокой степени реальности за счет применения моделирования и имитации изучаемых процессов, явлений и т.п.; 2) разработка и внедрение в процесс обучения программ практик, основанных на технологических процессах производств различных сфер деятельности, и т.п. |
|
III. Проектирование целевых ЦР для цифрового производства (ЦП), ЦОС и т.п. |
|
|
5. Применение средств обучения с элементами искусственного интеллекта (ИИ) [5] |
1) применение в процессе образования ПО с элементами ИИ; 2) сбор, агрегирование и оптимизация цифровых образовательных ресурсов в зависимости от целей и задач производства |
|
6. Создание общего информационного поля с базами практик и предприятиями работодателей (предлагается авторами). Такой подход позволит обеспечить равномерное прохождение практики и контроль развития требуемых навыков и компетенций |
1) расширение общего информационного поля по дисциплинам учебного плана (в том числе практики) за счет интеграции образовательного процесса в структуру ЦП; 2) привлечение специалистов производства в качестве экспертов по современным и перспективным образцам техники и технологий, в том числе IT, и т.п. |
|
IV. Этап оценки и реализации ЦР в структуре ЦОС |
|
|
7. Формирование портфеля проекта перехода и развития системы подготовки специалистов в условиях ЦОС, ЦП, ЦЭ и т.п. |
1) сопроводительная документация по оценке и проекту реализации ЦОС; 2) календарный план и т.п. |
Средства и методы оценивания. В качестве средств оценивания изученного материала предполагается использовать широкий спектр встроенных механизмов, например платформы Moodle, такие как тестирование (верно/неверно, установление соответствия и т.д.), текстовое и числовое поле, эссе и т.п. [13].
Здоровьесберегающие технологии. В современных условиях одна из главных определяющих ролей высшего образования – это сохранение здоровья студенческой молодежи и ППС. Условия обучения и работы в дистанционном формате очень негативно влияют на состояние здоровья студентов и ППС, поскольку: увеличивается нагрузка при работе с ЭВМ, возникают информационные (эмоциональные) стрессы, напряженность, нарушения труда, отдыха и питания; отмечается значительная гиподинамия. Для обеспечения должного уровня здоровьесберегающей деятельности на занятиях в очном и дистанционном режиме предлагается развивать такие направления, как: мониторинг состояния здоровья студентов и ППС; разработка программы профилактики и реализации здорового образа жизни; реализация комплекса мероприятий, направленных на физкультурно-оздоровительное и психологическое укрепление здоровья студентов и ППС. Для каждой формы обучения может быть разработан индивидуальный план здоровьесберегающих технологий, который должен учитывать общую трудоемкость и форму обучения [14].
Заключение
Проведен обзор методов повышения эффективности реализации ЦОС в условиях перехода к цифровой экономике и цифровому производству. Определены задачи выбора и на примере дисциплины «Проектирование информационных систем» рассмотрена реализация цифровых ресурсов в ЦОС. Сформулирована задача исследования, позволяющая сократить время и трудозатраты, а также повысить эффективность работы по созданию ЦР за счет поэтапного перехода и применения ИИ в разработке проекта ЦОС. Предлагаемая система сбора и хранения ЦР в облачном сервисе позволяет работать с УММ как через прямые ссылки на контент, так и через интегрированный доступ в СДО.
Создание общего информационного пространства по базам практик с предприятиями работодателей даст возможность обеспечить равномерное прохождение практики и обеспечит контроль развития требуемых навыков и компетенций. Применение общего ИП позволяет сократить затраты на проведение вычислительных и натурных экспериментов на этапе проектирования разработки проектов и дает возможность в полной степени оценить технические и технологические решения в условиях перехода к ЦОС. Предлагаемая методика разработки ЦР, основанная на принципиально новых формах и обеспечивающая некоторую степень реальности за счет применения моделирования и имитации изучаемых процессов, позволяет провести идентификацию ЦР в общей системе профессиональной подготовки, а также разработать и предложить систему критериев для оценки эффективности в условиях современных стандартов образования. Анализ результатов показал, что применение предлагаемых методик по реализации ЦОС обеспечивает надежное функционирование СДО при работе с ЦР в различных режимах [9, 15]. Кроме того, рассмотрены основные направления развития здоровьесберегающей технологии при реализации программ в различных формах обучения.