Record Details

Методика проєктування вчителями хмаро орієнтованого середовища дистанційного навчання біології в умовах неформальної освіти

Електронна бібліотека НАПН України

View Archive Info
 
 
Field Value
 
Relation http://lib.iitta.gov.ua/740888/
 
Title Методика проєктування вчителями хмаро орієнтованого середовища дистанційного навчання біології в умовах неформальної освіти
Methodology for Teachers' Design of Cloud-Oriented Environment for Distance Learning of Biology in Informal Education
 
Creator Водоп'ян, Наталія Іванівна
 
Subject 004.5 Human-computer interaction. Man-machine interface. User interface. User environment
37.09 Organization of instruction
373 Kinds of school providing general education
 
Description Карантинні обмеження та воєнний стан в Україні зумовили перехід суспільства, зокрема освіти на дистанційну форму взаємодії в екстреному порядку, що в подальшому вплинуло на зниження успішності учнів закладів загальної середньої освіти (ЗЗСО). Низький рівень готовності вчителів до роботи в нових умовах виявив низку проблем в організації, комунікації і здійснення освітнього процесу. Використання кожним вчителем значної кількості цифрових сервісів і ресурсів різного гатунку ще більше ускладнило умови навчання учнів. Особливо гостро ця проблема прослідковується при викладанні предметів природничого циклу, які для унаочнення змісту навчання та демонстрації природних процесів, об’єктів живої та неживої природи потребують значної кількості наочних об'єктів, а виконання лабораторних і практичних робіт потребує додаткового спеціального обладнання, у тому числі цифрового, для виконання досліджень й опрацювання даних. Тому виникла потреба у створенні структурованого ефективного цифрового середовища для повсюдної комунікації учасників освітнього процесу, забезпечення неперервності навчання, подолання освітніх втрат учнів і забезпечення ефективної реалізації дистанційної форми навчання. Створення такого середовища потребує здійснення низки заходів, а саме: аналізу вітчизняного та закордонного досвіду з метою визначення кращих підходів для реалізації, добору хмаро орієнтованої платформи та проєктування середовища вчителем, що враховує особливості викладання предмета, зокрема біології.
У процесі аналізу практичного досвіду закордонних країн (США, Фінляндії, Канади, Австрії, Бельгії, Великої Британії, Німеччини, Франції, Чехії, Польщі, Румунії) і теоретичних концепцій вітчизняних та закордонних вчених з організації дистанційної форми навчання, застосування хмарних технологій для організації дистанційного навчання в закладах освіти було виявлено низку об’єктивних суперечностей між: сучасним розвитком ІКТ і відставанням науково-методичних досліджень щодо системності їх використання під час організації дистанційного навчання; значним технологічним потенціалом сучасних хмарних технологій і недостатнім рівнем їх впровадження в освітній процес закладів загальної середньої освіти; систематичним підвищенням рівня компетентності вчителів у сфері використання інформаційно-комунікаційних технологій і низьким рівнем здатності адаптувати традиційні педагогічні методи до віртуального середовища; зростаючими вимогами суспільства до організації дистанційної форми навчання у закладах загальної середньої освіти і низьким рівнем використання хмаро орієнтованих середовищ; особливостями організації дистанційної форми навчання з природничих наук і недостатнім розробленням науково-методичного забезпечення проєктування вчителями хмаро орієнтованого освітнього середовища дистанційного навчання біології.
Отже, проблема науково-теоретичного обґрунтування та проєктування хмаро орієнтованого середовища дистанційного навчання біології є до кінця не розв’язаною, що потребує науково-методичного обґрунтування та розроблення відповідної методики, а дослідження «Методика проєктування хмаро орієнтованого середовища дистанційного навчання біології в умовах неформальної освіти» є актуальним і затребуваним педагогічною спільнотою.
Для вирішення цієї проблеми з метою добору платформи для проєктування хмаро орієнтованого середовища дистанційного навчання біології автором розроблено критерії (особливості цільової аудиторії, інтеграція, організація онлайн комунікацій, організація навчального матеріалу, призначення завдань, зберігання та обмін інформацією, використання мобільних застосунків, організація методичної підтримки) та здійснено експертне оцінювання цифрових платформ Google Class та Microsoft Teams, що є безкоштовними і доступними вчителям.
У ході дослідження вперше було розроблено низку моделей, які формують та розвивають компетентність вчителів, що формується в процесі проєктування хмаро орієнтованого середовища дистанційного навчання біології, а саме: модель формування компетентностей вчителів з проєктування хмаро орієнтованого середовища дистанційного навчання біології та процедурна модель проєктування вчителями хмаро орієнтованого середовища дистанційного навчання біології в умовах неформальної освіти. Педагогічною передумовою реалізації цих моделей є сформована компетентність вчителів у галузі інформаційно-комунікаційних технологій, яка включає не лише володіння навичками використання інструментів і технологій, але й належне впровадження цих засобів у професійну практику.
Послідовність проєктування хмаро орієнтованого середовища дистанційного навчання біології реалізовано через обґрунтування процедурної моделі проєктування вчителями хмаро орієнтованого середовища дистанційного навчання біології в умовах неформальної освіти та виокремлено основні етапи проєктування. Важливими в цьому процесі стали: добір сервісів, послідовність дій учителів, оперативна онлайн-допомога в процесі створення освітнього середовища та практичне використання спроєктованого середовища.
Для підтримки вчителя в процесі проєктування хмаро орієнтованого середовища дистанційного навчання біології в умовах неформальної освіти було розроблено методичний ресурс – команду Microsoft Teams «Інформаційно-методичний ресурс дистанційного навчання», складниками якого є канали нормативно-правового, науково-методичного, навчально-методичного забезпечення дистанційного навчання та розроблено дистанційний курс «Можливості ресурсів Microsoft Office 365 для організації дистанційного навчання».
Авторська методика проєктування хмаро орієнтованого середовища дистанційного навчання біології включає такі складники: методологічний, технологічний, діагностичний та організаційний і розроблена з метою створення середовища неперервного навчання учнів для забезпечення доступності, гнучкості навчання, підвищення якості навчання, сприяння впровадженню інновацій і забезпечення адаптивності навчання та спрямована на практичну реалізацію хмаро орієнтованого середовища вчителем і передбачає комплексний підхід до організації освітнього процесу, враховуючи потреби та особливості цільової аудиторії (учнів 7-11 класів) та вимоги предметної області.
Для забезпечення умов неформальної освіти експериментальна перевірка ефективності авторської методики проєктування хмаро орієнтованого середовища дистанційного навчання біології здійснювалась в Комунальній установі «Центр професійного розвитку «Освітня траєкторія» Дніпровської міської ради в межах регіонального проєкту «Технології проєктування хмаро орієнтованого середовища для дистанційного навчання біології».
В умовах неформального навчання, на засадах авторського підходу було організовано та проведено низку заходів: семінари-практикуми, вебінари, онлайн-консультації, тренінги, використання соціальних мереж для організації онлайнової комунікації. Мета цих заходів полягала у підвищенні компетентності вчителів як з проєктування хмаро орієнтованого середовища навчання біології, так й удосконалення методичного, технологічного та практичного досвіду реалізації дистанційної форми навчання учнів. Навчання вчителів включало: індивідуальні та колективні форми роботи, майстер-класи, творчі майстерні, участь у тренінгах, семінарах, практикумах, конференціях. Основними організаційними формами були: практикум, тренінг, майстер-клас, кейс-метод, дистанційний курс та обмін досвідом у соціальній мережі Viber. Зміст обраних форм науково-методичної роботи з педагогами в умовах карантинних обмежень і війни відповідає цілепокладанню – організації дистанційного навчання, тому практикуми проводяться за темами: «Проєктування хмаро орієнтованого середовища для дистанційного навчання біології», «Проведення контролю знань засобами Microsoft Forms», «Проєктування цифрового контенту з доповненою реальністю».
Для доведення ефективності авторської методики була розроблена факторно-критеріальна модель, що включає шість факторів (організація хмаро орієнтованого середовища дистанційного навчання біології ЗЗСО, використання хмарних сервісів для проєктування хмаро орієнтованого середовища дистанційного навчання біології, використання дидактичних можливостей Microsoft Teams, використання дидактичних можливостей інтегрованих сервісів доповненої реальності, використання дидактичних можливостей сервісів штучного інтелекту, використання хмарних сервісів для організації, здійснення навчально-пізнавальної діяльності з біології) та перевірена достовірність результатів за критерієм Фішера.
У ході дослідження усі завдання виконано, поставлена мета досягнута, гіпотеза «використання науково-обґрунтованої авторської методики, дозволить підвищити рівень компетентності вчителів з проєктування хмаро орієнтованого середовища дистанційного навчання біології» доведена. Наукова новизна і теоретичне значення дослідження. На основі аналітичних, науково-експериментальних досліджень у дисертації Уперше:
− визначено поняття «проєктування хмаро орієнтованого середовища дистанційного навчання біології», «формування компетентностей вчителів з проєктування хмаро орієнтованого середовища дистанційного навчання біології»;
− розроблено критерії та показники добору цифрових платформ для проєктування хмаро орієнтованого середовища дистанційного навчання біології;
− обґрунтовано дидактичні особливості проєктування вчителями хмаро орієнтовного середовища дистанційного навчання біології;
− теоретично обґрунтовано та розроблено модель формування компетентності вчителів з проєктування ХОС ДН біології в умовах неформальної освіти;
− теоретично обґрунтовано та розроблено процедурну модель проєктування вчителями хмаро орієнтовного середовища дистанційного навчання біології в умовах неформальної освіти;
− обґрунтовано складники методики проєктування вчителями ЗЗСО хмаро орієнтованого середовища дистанційного навчання біології;
− розроблено методику проєктування вчителями хмаро орієнтовного середовища дистанційного навчання біології умовах неформальної освіти. Уточнено: педагогічні умови проєктування ХОС ДН біології в умовах неформальної освіти. Дістали подальшого розвитку: форми та методи проєктування хмаро орієнтованих середовищ навчання, підходи до організації навчання вчителів в умовах неформальної освіти. Практичне значення отриманих результатів дослідження полягає в тому, що розроблено:
− збірник матеріалів для вчителя «Упровадження інформаційно-комунікаційних технологій в освітній процес: сучасні рішення для організації дистанційного навчання»;
− електронні інформаційні аркуші-практикуми з проєктування хмаро орієнтованого середовища дистанційного навчання біології (Додаток А);
− розроблено дистанційний курс на платформі Microsoft Teams «Можливості ресурсів Microsoft Office 365 для дистанційного навчання»;
− практичні кейси проєкту «Технології проєктування хмаро орієнтованого середовища дистанційного навчання біології». Достовірність отриманих результатів. Перевірка отриманих результатів методами математичної статистики підтвердила ефективність методики проєктування хмаро орієнтованого освітнього середовища для дистанційного навчання біології. Основні положення, результати й висновки дисертаційної роботи можуть бути використані учителями біології ЗЗСО, викладачами післядипломної освіти, науковцями для подальшого обґрунтування теоретичних і методичних засад проєктування хмаро орієнтованого середовища дистанційного навчання біології.
Quarantine restrictions and the state of emergency in Ukraine have led to the transition of society, particularly education, to remote interaction in an emergency manner, subsequently affecting the academic performance of students in secondary schools. The low level of readiness among teachers to work in these new conditions has revealed a number of problems in the organisation, communication, and implementation of the educational process. The use of a significant number of digital services and resources of various kinds by each teacher has further complicated the conditions of student learning. This problem is particularly acute in the teaching of natural sciences, which requires a significant amount of visual aids to illustrate the content of the curriculum and demonstrate natural processes
and living and non-living objects, while laboratory and practical work require additional specialised equipment, including digital, for conducting research and processing data. Therefore, there is a need to create a structured and effective digital environment for widespread communication among participants in the educational process, ensuring continuity of learning, overcoming students' educational losses, and ensuring the effective implementation of distance learning. The creation of such an environment requires a series of measures, namely: analysis of domestic and foreign experience to determine the best approaches for implementation, selection of a cloud-based platform, and design of the environment by the teacher taking into account the peculiarities of teaching the subject, particularly biology.
In the process of analysing practical experience from foreign countries (USA, Finland, Canada, Austria, Belgium, Great Britain, Germany, France, Czech Republic, Poland, Romania) and theoretical concepts of domestic and foreign scientists on organizing distance learning, the use of cloud technologies for organizing distance learning in educational institutions revealed a number of objective contradictions between: the modern development of ICT and the lag in scientific and methodological research regarding their systematic use in organizing distance learning; significant technological potential of modern cloud technologies and the insufficient level of their implementation in the educational process of secondary schools; systematic increase in the level of teachers' competence in the field of using information and communication technologies and the low level of ability to adapt traditional pedagogical methods to the virtual environment; increasing societal demands for organizing distance learning in secondary schools and the low level of use of cloud-based environments; features of organizing distance learning in natural sciences and insufficient development of scientific and methodological support for designing cloud-based educational environments for distance learning in biology by teachers.
Therefore, the problem of scientific-theoretical substantiation and design of a cloud-oriented environment for distance learning in biology remains unresolved, requiring scientific-methodical justification and development of corresponding methodology, and the study "Methodology for designing a cloud-oriented environment for distance learning in biology in informal education conditions" is relevant and demanded by the pedagogical community.
To address this problem and select a platform for designing a cloud-oriented environment for distance learning in biology, the author has developed criteria (features of the target audience, integration, organisation of online communications, organisation of educational materials, assignment of tasks, storage and exchange of information, use of mobile applications, organisation of methodological support) and conducted expert evaluation of digital platforms Google Class and Microsoft Teams, which are free and accessible to teachers.
During the research, a series of models describing the competence of teachers formed in the process of designing a cloud-oriented environment for distance learning in biology were developed for the first time, namely: a model for forming teachers' competencies in designing a cloud-oriented environment for distance learning in biology and a procedural model for designing a cloud-oriented environment for distance learning in biology by teachers in informal education conditions. The pedagogical precondition for implementing these models is the formation of teachers' competence in the field of information and communication technologies, which includes not only mastering the skills of using tools and technologies but also proper implementation of these tools in professional practice.
The sequence of designing a cloud-oriented environment for distance learning in biology is realised through substantiating the procedural model for designing a cloud-oriented environment for distance learning in biology by teachers in informal education conditions and identifying the main stages of design. Important aspects in this process include: selection of services, teachers' action sequence, timely online assistance in creating educational environments, and practical use of the designed environment.
To support teachers in the process of designing a cloud-oriented environment for distance learning in biology in informal education conditions, a methodological resource - the Microsoft Teams team «Information and Methodological Resource for Distance Learning» - has been developed, which includes channels for regulatory, scientific-methodical, educational-methodical support of distance learning and a distance course «Possibilities of Microsoft Office 365 resources for organising distance learning».
The author's methodology for designing a cloud-oriented environment for distance learning in biology includes the following components: methodological, technological, diagnostic, and organisational, and is aimed at creating an environment for continuous learning of students to ensure accessibility, flexibility of learning, improving the quality of education, promoting innovation, and ensuring adaptability of learning. It involves a comprehensive approach to organising the educational process, taking into account the needs and characteristics of the target audience (students in grades 7-11) and the requirements of the subject area.
To ensure conditions for informal education, the experimental verification of the effectiveness of the author's methodology for designing a cloud-oriented environment for distance learning in biology was carried out at the Communal Institution "Center for Professional Development «Educational Trajectory» of the Dnipro City Council within the regional project «Technologies for designing a cloud-oriented environment for distance learning in biology».
In the conditions of informal learning, based on the author's approach, a series of events were organised and conducted: seminars-workshops, webinars, online consultations, training, and using social networks for online communication. The aim of these events was to increase teachers' competence in designing a cloud-oriented learning environment for biology, as well as to improve methodological, technological, and practical experience in implementing distance learning for students. Teacher training included individual and collective forms of work, master classes, creative workshops, and participation in trainings, seminars, workshops, and conferences. The main organisational forms were workshops, training, master classes, case-method, distance course, and exchange of experience in the Viber social network. The content of the selected forms of scientific-methodical work with teachers in conditions of quarantine restrictions and war corresponds to the goal - organising distance learning, therefore, workshops are conducted on topics such as «Designing a cloud-oriented environment for distance learning in biology», «Conducting knowledge control using Microsoft Forms», «Designing digital content with augmented reality».
To prove the effectiveness of the author's methodology, a factorial-criterial model was developed, which includes six factors (organisation of a cloud-oriented environment for distance learning in biology in secondary schools, use of cloud services for designing a cloud-oriented environment for distance learning in biology, use of didactic capabilities of Microsoft Teams, use of didactic capabilities of integrated augmented reality services, use of didactic capabilities of artificial intelligence services, use of cloud services for organising educational-cognitive activities in biology), and the reliability of the results was verified using Fisher's criterion.
During the research, all tasks were completed, the set goal was achieved, and the hypothesis «the use of scientifically substantiated author's methodology will allow increasing the level of competence of teachers in designing a cloud-oriented environment for distance learning in biology» was proven.
Scientific novelty and theoretical significance of the research. Based on analytical, scientific-experimental research in the dissertation, for the first time:
− the concepts of «designing a cloud-oriented environment for distance learning in biology» and «formation of teachers' competencies in designing a cloud-oriented environment for distance learning in biology» were defined;
− criteria and indicators for selecting digital platforms for designing a cloud-oriented environment for distance learning in biology were developed;
− the didactic features of designing a cloud-oriented environment for distance learning in biology by teachers were substantiated;
− the model for forming teachers' competence in designing a cloud-oriented environment for distance learning in biology in informal education conditions was theoretically substantiated and developed;
- the procedural model for designing a cloud-oriented environment for distance learning in biology by teachers in informal education conditions was theoretically substantiated and developed;
− components of the methodology for designing a cloud-oriented environment for distance learning in biology by secondary school teachers were substantiated;
− a methodology for designing a cloud-oriented environment for distance learning in biology by teachers in informal education conditions was developed.
Clarified: pedagogical conditions for designing a cloud-oriented environment for distance learning in biology in informal education conditions.
Areas for further development: forms and methods of designing cloud-oriented learning environments, approaches to organising teacher training in informal education conditions.
The practical significance of the obtained research results lies in the fact that the following has been developed:
− a collection of materials for teachers «Implementation of information and communication technologies in the educational process: modern solutions for organising distance learning»;
− electronic information worksheets-practicums on designing cloud-oriented distance learning environments for biology;
− a distance course on the Microsoft Teams platform «Opportunities of Microsoft Office 365 Resources for Distance Learning»;
− practical cases of the project «Technologies for Designing Cloud-Oriented Environment for Distance Learning in Biology».
The reliability of the obtained results. Verifying the results obtained by mathematical statistics confirmed the methodology's effectiveness for designing cloud-oriented educational environments for distance learning in biology.
The main provisions, results, and conclusions of the dissertation can be used by biology teachers in secondary education institutions, postgraduate education instructors,
and researchers for further substantiation of theoretical and methodological principles of designing cloud-oriented distance learning environments for biology.
 
Date 2024
 
Type Thesis
NonPeerReviewed
 
Format text
text
text
 
Language uk
uk
uk
 
Identifier http://lib.iitta.gov.ua/740888/1/%D0%94%D0%B8%D1%81%D0%B5%D1%80%D1%82%D0%B0%D1%86%D1%96%D1%8F_%D0%92%D0%BE%D0%B4%D0%BE%D0%BF%60%D1%8F%D0%BD%20%D0%9D.%D0%86.pdf
http://lib.iitta.gov.ua/740888/2/%D0%94%D0%B8%D1%81%D0%B5%D1%80%D1%82%D0%B0%D1%86%D1%96%D1%8F_%D0%92%D0%BE%D0%B4%D0%BE%D0%BF%60%D1%8F%D0%BD%20%D0%9D.%D0%86_Validation_Report.pdf
http://lib.iitta.gov.ua/740888/3/%D0%94%D0%B8%D1%81%D0%B5%D1%80%D1%82%D0%B0%D1%86%D1%96%D1%8F_%D0%92%D0%BE%D0%B4%D0%BE%D0%BF%60%D1%8F%D0%BD%20%D0%9D.%D0%86.pdf.asice
- Водоп'ян, Наталія Іванівна (orcid.org/0000-0002-8513-8812 <http://orcid.org/0000-0002-8513-8812>) (2024) Methodology for Teachers' Design of Cloud-Oriented Environment for Distance Learning of Biology in Informal Education Doctoral thesis, Інституті цифровізації освіти.