1. Введение
Глобальные изменения, которые происходят в обществе на современном этапе, переход от автоматизации и информатизации к цифровизации и цифровой трансформации образовательного процесса, способствовали реформированию российской системы образования в целом, в том числе изменения затронули и высшие педагогические учреждения в части подготовки учителей-предметников.
Под инновационным подходом к профессиональной подготовке будущих учителей информатики в данном исследовании будем понимать процессы совершенствования педагогических технологий, совокупности методов, форм и средств в ходе профессионального обучения в вузе, которые помогают эффективно достигать образовательных целей.
В исследовании акцент сделан на понятии «совершенствование (развитие) цифровых компетенций» будущих учителей информатики, которое предполагает наличие качественного результата после воздействия определенных организационно-педагогических условий и действий в ходе профессиональной подготовки в вузе.
В отличие от термина «формирование» цифровых компетенций, который, на наш взгляд, требует лишь достижения определенного уровня сформированности без конкретизированного положительного эффекта и вектора развития, «развивать» в данном случае можно только те качества и компетенции личности, которые уже присутствуют. Цифровые компетенции начинают формироваться еще в школе, то есть наличествуют, но в недостаточной степени и нуждаются в расширении и совершенствовании до требуемого состояния для реализации в будущей профессиональной деятельности.
На основе рассмотренных понятий отметим, что процесс совершенствования цифровых компетенций будущих учителей информатики – это систематическое развитие знаний, умений, навыков и способов деятельности, необходимых для выполнения должностных обязанностей учителя информатики.
Под цифровыми компетенциями учителя информатики будем понимать совокупность взаимосвязанных качеств личности (знаний, умений, навыков, способов деятельности), необходимых для успешной работы с цифровыми технологиями в образовательном процессе по предмету «Информатика» для реализации образовательных программ с использованием современных цифровых инструментов, а также использование возможностей образовательных интернет-платформ и сервисов для профессионального саморазвития и повышения квалификации в условиях цифровой трансформации образования [1], [2].
Цель исследования: совершенствование цифровых компетенций будущих учителей информатики в ходе профессиональной подготовки в педагогическом вузе через реализацию организационно-педагогических условий инновационной подготовки.
2. Материалы и методы исследования
Гипотеза исследования: совершенствование цифровых компетенций будущего учителя информатики в ходе профессиональной подготовки в педагогическом вузе будет более эффективно, если:
-
определены критерии и показатели, подобран диагностический инструментарий, позволяющий определить уровень сформированности цифровых компетенций;
-
разработаны и апробированы организационно-педагогические условия инновационной подготовки будущих учителей информатики как средство совершенствования цифровых компетенций в ходе профессиональной подготовки в педагогическом вузе, представленные в материалах и публикациях авторов [1], [3].
Для достижения поставленной цели исследования использовались следующие методы: теоретический анализ и обобщение психолого-педагогической, научно-технической и методической литературы по проблеме исследования; анализ реализуемых основных образовательных программ по направлению 44.03.05 Педагогическое образование (уровень бакалавр) и 44.03.01 Педагогическое образование с профилем подготовки Информатика; анкетирование, тестирование как эмпирические методы исследования.
3. Результаты исследования и их обсуждение
Авторы исследования при формировании цифровых компетенций ориентировались на модель «Цифровые компетенции педагогических работников», разработанную научным коллективом ТГПУ им. Л.Н. Толстого в рамках государственного задания. Модель включает в себя 5 кластеров компетенций, сгруппированных по функциональному признаку [1, С. 44].
Базой исследования является Институт передовых информационных технологий ФГБОУ ВО «Тульский государственный педагогический университет им. Л.Н. Толстого». Исследование проводилось с 2021 по 2023 годы. В исследовании приняли участие 214 человек, в числе них: студенты 1-4 курсов направления подготовки 44.03.05 Педагогическое образование с двумя профилями подготовки: Математика и Информатика, Начальное образование и Информатика, Игропедагогика и Информатика, Иностранный язык и Информатика; студенты, обучающиеся по направлению подготовки 44.03.01 Педагогическое образование с профилем подготовки Информатика; учителя информатики Тульской области; преподаватели факультета математики, физики и информатики и Института передовых информационных технологий ФГБОУ ВО «Тульский государственный педагогический университет им. Л.Н. Толстого».
В процессе проведения опытно-экспериментальной работы нами были сформулированы и реализованы на практике организационно-педагогические условия инновационной подготовки будущих учителей информатики на основе интеграции различных образовательных уровней [3], [4]. Далее был осуществлен процесс фиксирования уровня развития цифровых компетенций первого, третьего и пятого кластера у будущих учителей информатики.
В экспериментальную группу исследования вошли студенты первых и вторых курсов, обучающиеся по направлению 44.03.05 Педагогическое образование с двумя профилями подготовки: Математика и Информатика, Начальное образование и Информатика. Общее количество испытуемых в экспериментальной группе составило 58 человек.
В контрольную группу вошли студенты первых и вторых курсов, обучающиеся по направлению 44.03.05 Педагогическое образование с двумя профилями подготовки: Игропедагогика и Информатика, Иностранный язык и Информатика, а также студенты, обучающиеся по направлению подготовки 44.03.01 Педагогическое образование с профилем подготовки Информатика. Общее количество испытуемых в контрольной группе составило 61 человек.
В ходе исследования для определения уровня развития цифровых компетенций у студентов была разработана критериальная база, включающая следующие критерии:
- Когнитивный – обладает знаниями, которые будут способствовать эффективному решению профессиональных задач учителя в области информатики и информационных технологий.
- Деятельностный – способность разрабатывать учебные занятия и воспитательные мероприятия по предмету «Информатика» с использованием цифровых инструментов; использует аппаратные средства цифровых технологий для решения профессиональных задач; моделирует индивидуальную образовательную траекторию обучающегося с использованием цифровых технологий.
- Мотивационный – осознание важности и ценности использования инновационных подходов в процессе осуществления профессиональной деятельности [3].
Для того чтобы определить уровень сформированности цифровых компетенций у будущих учителей информатики, необходимо было просуммировать итоговые баллы, полученные по всем трем критериям.
Сравнительная гистограмма результатов экспериментальной и контрольной группы на констатирующем этапе эксперимента
По результатам констатирующего этапа эксперимента было сделано заключение, что уровень сформированности цифровых компетенций в экспериментальной и контрольной группе примерно одинаковый: около половины испытуемых в обеих группах имеют низкий уровень сформированности цифровых компетенций, треть студентов имеют средний уровень, и только у 20% – высокий уровень (рис. 1).На основании результатов проведенных методик на констатирующем этапе опытно-экспериментальной работы можно сделать следующий вывод: большинство студентов допускали ошибки в вопросах, связанных с понятиями цифровой образовательной среды; затруднялись с выбором нужного цифрового инструмента для решения той или иной профессиональной задачи; слабо понимали важность использования инновационных подходов на уроках информатики.
В соответствии с полученными результатами на констатирующем этапе было принято решение апробировать в экспериментальной группе организационно-педагогические условия инновационной подготовки будущих учителей информатики в течение 2022-2023 учебного года на базе Университета Льва Толстого.
В связи с этим была поставлена цель формирующего этапа исследования: разработать и апробировать на практике занятия с использованием инновационных подходов [5, С. 84], направленные на совершенствование цифровых компетенций будущих учителей информатики.
В течение формирующего этапа опытно-экспериментального воздействия были разработаны и внедрены лекционное занятие и лабораторная работа на тему «Технологии виртуальной и дополненной реальности» в рамках дисциплины «Технологии цифрового образования и введение в искусственный интеллект». А также в ходе лабораторных работ студенты анализировали образовательные сервисы с элементами технологии искусственного интеллекта, разрабатывали с помощью цифровых инструментов образовательные игры, готовили проект по цифровым технологиям [6], [7].
В рамках учебной ознакомительной практики будущие учителя информатики познакомились с технологией дополненной реальности и научились разрабатывать дидактический материал с использованием данной технологии [8], [9].
На учебной проектно-технологической практике для будущих учителей информатики был подготовлен перечень тем, где возможно реализовать технологию VR; обучающимся рекомендовали сайты с готовыми 3D-моделями; студенты научились разрабатывать VR-приложения на Unity [10]. По результатам учебной практики студентами были разработаны проекты «Викторина по информационной безопасности», «Тренажер по сборке компьютера», «Сетевая архитектура».
На дисциплине «ИКТ в профессиональной деятельности» студенты учились разрабатывать веб-квесты. В рамках дисциплины «Цифровизация процесса обучения в начальной школе» студенты создавали цифровой образовательный контент с элементами геймификации и проводили фрагменты уроков с использованием виртуальных досок и средств видеоконференсвязи. По завершению изучения дисциплины проводилась промежуточная аттестация в формате демонстрационного экзамена, на котором необходимо было решить кейс-задание. В кейсе указывался класс, тема из курса начальной школы по «Информатике» и какой инновационный подход необходимо было реализовать на уроке.
Таким образом,
в ходе формирующего этапа эксперимента разработанные методические материалы и проведённые занятия с использованием инновационных подходов с будущими учителями информатики способствовали реализации организационно-педагогических условий
Сравнительная гистограмма результатов сформированности цифровых компетенций в экспериментальной и контрольной группах, полученных на констатирующем и контрольном этапах
По окончанию формирующего этапа эксперимента была проведена повторная диагностика уровня сформированности цифровых компетенций у будущих учителей информатики в экспериментальной и контрольной группах с использованием того же диагностического инструментария. Осуществлено сравнение полученных результатов с результатами констатирующего этапа эксперимента, и чтобы доказать существенную результативность уровня сформированности цифровых компетенций в экспериментальной группе по сравнению с контрольной, было проведено сравнение этих групп между собой (рис. 2).
После проведения повторной диагностики на контрольном этапе эксперимента были получены следующие результаты: количество обучающихся в экспериментальной группе, имеющие высокий уровень сформированности цифровых компетенций, выросло более чем в 2 раза по сравнению с констатирующим этапом, что нельзя сказать о контрольной группе, где количество обучающихся с высоким уровнем выросло только в 1,5 раза. Количество студентов со средним уровнем в обеих группах остались без существенных изменений. А вот количество будущих учителей информатики в экспериментальной группе с низким уровнем сформированности цифровых компетенций, напротив, уменьшилось в 2 раза относительно результатов констатирующего этапа эксперимента. Однако в контрольной группе студентов с низким уровнем уменьшилось только в 1,2 раза.
Из полученных результатов можно сделать вывод, что уровень сформированности цифровых компетенций у экспериментальной группы выше, чем в контрольной группе. Это свидетельствует о том, что студенты экспериментальной группы значительно улучшили свои показатели по всем трем критериям.
С целью подтверждения полученных результатов была проведена статистическая проверка выдвинутой педагогической гипотезы.
Для обработки полученных данных в данном исследовании был использован статистический критерий знаков (G-критерий), а также сформулировали нулевую и альтернативную гипотезу
[11, С. 187]
Количество n пар = 52 (т. к. при подсчете не учитывались результаты обозначенные «0»). Критическое значение статистики критерия Ткрит равно 19
[11, С. 418]
Соответственно, будет выполняться неравенство 49 > 19. И так как нулевая гипотеза отклоняется на уровне значимости 0,05, то принимается альтернативная гипотеза.
Для проверки гипотезы исследования также был использован статистический пакет Stadia версия 8.0. Сначала проверили выборки на нормальность (рис. 3–5).
Описательная статистика выборок
Проверка выборки 1 на нормальность
Проверка выборки 2 на нормальность
Применение статистического критерия хи-квадрат возможно в данном случае, так как объекты двух выборок (экспериментальная группа) из двух совокупностей (констатирующий и контрольный этап) по состоянию изучаемого свойства (сформированности цифровых компетенций) распределяются на несколько категории (низкий, средний и высокий уровень).
Статистический анализ результатов с использованием критериев Вилкоксона, знаков и хи-квадрат
Согласно правилам принятия решений для указанных статистических критериев, полученный результат (рис. 6) дает достаточные основания для отклонения нулевой гипотезы и принятия альтернативной.
4. Заключение
По результатам анализа полученных данных после проведения формирующего этапа эксперимента статистически доказано, что уровень цифровых компетенций у будущих учителей информатики экспериментальной группы вырос, а это значит, что выдвинутая нами гипотеза исследования подтвердилась.
В контрольной группе также произошли изменения по развитию цифровых компетенций будущих учителей информатики, но они не носили ярко выраженного характера.
Таким образом, эффективность совершенствования цифровых компетенций будущего учителя информатики в ходе профессиональной подготовки в педагогическом вузе доказана в результате экспериментального воздействия при реализации организационно-педагогических условий инновационной подготовки и подтверждена статистическими методами. Таким образом, результаты педагогического эксперимента свидетельствуют о том, что 74% студентов экспериментальной группы достигли среднего и высокого уровней владения цифровыми компетенциями.