Нейротехнологии и нейропедагогика

Введение

В эпоху стремительного прогресса и непрерывного обновления знаний, образовательные методики должны адаптироваться и развиваться, чтобы обеспечить эффективное обучение.

К 2024 году появилось около 100 междисциплинарных профессий. Это значит, что разбираться в одной области будет недостаточно, чтобы быть конкурентоспособным. Миру нужны сотрудники, которые используют элементы из разных сфер и сочетают их для эффективной работы. Потребности в реальном мире не разбиты на отдельные кусочки – они взаимосвязаны и требуют комплексного решения. Междисциплинарный подход позволяет справляться со сложными проблемами, которые не по силам профессионалу из одной области.

Нейротехнологии, являясь междисциплинарной областью, объединяющей нейронауки, инженерию и информатику, начинают все активнее внедряться в педагогику, предлагая новые и инновационные подходы к обучению и образованию.

Виды обучение с использованием нейротехнологий:

1. Активное обучение: Это может включать занятия в лаборатории, где студенты могут работать над сборкой роботов или мехатронных систем. Они могут также создавать и тестировать прототипы для аддитивного производства. В этом случае активное обучение происходит через практическую деятельность и исследование.
2. Обучение через игру: Игровые симуляторы, такие как RoboMind Academy или Robot Virtual Worlds, могут использоваться для обучения студентов основам робототехники. В этих играх студенты могут проектировать и программировать виртуальных роботов. Для аддитивного производства можно использовать программы моделирования 3D-печати.
3. Обучение на основе проблем: Студенты могут работать над реальными или гипотетическими проблемами, такими как проектирование робота, способного работать в определенных условиях или создание оптимального процесса аддитивного производства. Они могут исследовать, как различные мехатронные системы могут быть использованы для решения этих проблем.
4. Использование визуализации: Визуализация может быть использована при объяснении сложных концепций, таких как принципы работы роботов или процессов аддитивного производства. 3D-моделирование и анимация могут помочь студентам визуализировать и понять, как работают мехатронные системы. Программы визуализации, такие как SolidWorks или AutoCAD, могут быть полезны для изучения инженерного дизайна и моделирования.
5. Обучение на основе проектов: Студенты могут работать над проектами, включающими проектирование и постройку мехатронных устройств или роботов. Для аддитивного производства проект может включать в себя проектирование и создание 3D-модели объекта, который затем будет напечатан.
6. Перевернутое обучение: Это удачное соединение пассивного и активного обучения. Ученики проходят весь теоретический материал дома – смотрят лекции, читают учебники, делают конспекты и заметки. А вот на занятии они полностью включены в обсуждение изученного с учителем – и не просто слушают объяснение, а дискутируют на поставленные педагогом вопросы. То есть занятие в аудитории построено на активных методах.
7. Феномено-ориентированное обучение: Финский подход, который превращает учащихся в исследователей и позволяет увлечь их образовательным процессом. Ученики задаются каким-нибудь вопросом – почему всё работает так, а не иначе? Почему кофе так дорого стоит, а на переходе зелёного света приходится ждать слишком долго? Их задача заключается в том, чтобы, с одной стороны, найти ответ (но не просто доклад подготовить, а изучить его с точки зрения разных наук), а с другой – предложить своё решение проблемы.
8. Peer-to-peer, или взаимное обучение – это такая модель образования, при которой знания передаются не от профессионального педагога к студенту, а равный учит равного. Проще говоря, люди взаимно обмениваются опытом и знаниями. Такое обучение может строиться стихийно (в самообразовании), но может и продуманно, и тогда преподаватель или методист, педагогический дизайнер выступает в роли создателя и координатором образовательной среды.

Что за активное обучение и чем оно отличается от пассивного

«Скажи мне – и я забуду.

Покажи мне – и я запомню.

Вовлеки меня – и я научусь»

(Китайская народная мудрость)

Активным называют такое обучение, в котором деятельность учащегося имеет продуктивный, творческий, поисковый характер. В основе активного обучения лежит конструктивистский подход: учитель не просто наполняет, как пустые сосуды, головы учащихся, а позволяет им самим добывать и конструировать знания.

Ещё одна аналогия: если в пассивном обучении человек получает знания «на блюдечке» в готовом виде, то в активном обучении ему нужно самому их найти и «приготовить». Возможно – под присмотром преподавателя и из «полуфабрикатов» в созданной для этого безопасной среде, но – самому.

Что это означает? Во-первых, в активном обучении учащийся вовлечён в процесс как активный полноправный участник. А учитель выступает не столько в роли «источника знаний», сколько в качестве наставника, консультанта, компаса в процессе поиска учащимся этих знаний.

Во-вторых, активное обучение предполагает не только получение знаний, но и формирование навыков. В том числе метапредметных, например, умения планировать свою деятельность и работать в команде, творчески мыслить и так далее. Если говорить о детском образовании, то применение активных методов обучения в школе ещё и прививает детям навыки самостоятельного обучения, которые понадобятся потом в течение всей жизни.

Что касается самого определения «активное», то оно обычно используется, чтобы подчеркнуть противоположность традиционному пассивному подходу, при котором знания передаются ученику в готовом виде.

Почему активное обучение пока не распространено повсеместно

Хотя активное обучение действительно эффективно, преподавателям и студентам нелегко на него перестроиться полностью. Ведь это требует серьёзной подготовки, знаний, опыта, креативного подхода – а главное, времени. Одно дело организовать активное обучение в классе из десяти учеников, где каждому можно уделить внимание и сориентировать в его поисках знаний, и другое – в классе из 30 человек.

Поэтому в школах, вузах, да и в неформальном образовании тоже чаще всего применяются элементы активного обучения – наряду с пассивным.

В пассивном обучении достаточно подготовить план лекций (или уроков) и проверочных, а потом идти по составленной программе – это занимает у педагога куда меньше времени и сил, чем разработка сложных, многосоставных занятий, рассчитанных на активности учащихся.

Так, профессор Университета Огаста (США) доктор Сьюзан Эдвардс провела исследование среди учителей средней школы и выделила четыре основных препятствия, с которыми они сталкиваются при переходе на активные методы обучения:

1. Системные – к ним относится нехватка времени на подготовку к занятию и недостаток ресурсов;
2. Ученические – то есть поведение, когнитивные особенности, мотивация учеников;
3. Контентные – сложности с адаптацией материала и с тем, чтобы сделать его релевантным для учеников;
4. Учительские – страх перед изменением подхода к обучению, отсутствие идей, затраты значительно больших усилий для подготовки.

Хотя речь шла именно о педагогах в школах, очевидно, что с похожими сложностями сталкиваются и те, кто работает в старшей школе, вузах, дополнительном образовании.

В самом процессе активного обучения тоже есть свои трудности:

1. Нет чёткого фокуса. На стандартном занятии учитель объясняет что-то сразу всей группе. В активной среде ему приходится переключать внимание между группами учеников, вникая, что происходит в каждой из них, и вовремя направляя их (например, когда учащиеся работают над проектами).
2. Много отвлекающих факторов. Работа в группах, обсуждения и другие активности стандартно создают много шума. В таких условиях может быть трудно сконцентрироваться и учащимся, и педагогу.
3. Сложности с технологиями. Если на занятии нужно использовать смартфоны, ноутбуки и другие гаджеты, то преподаватель может легко растеряться – мало того, что за учениками нужно следить и со всеми общаться, так ещё и приходится разбираться с разными техническими сложностями, если для этого нет специального помощника.

В разных научных работах отмечается, что, хотя педагоги и преподаватели пробуют активное обучение, они часто разочаровываются из-за ложных представлений о нём. Так, специалисты из Университета Джорджии (США) отмечают, что внедрение активного обучения не предполагает быстрых результатов, даже если очень на них рассчитывать. Поэтому подходить к внедрению активного обучения стоит с осторожностью и внимательностью.

«Опасность обещаний – прямых и непрямых – того, что активное обучение значительно эффективнее обычных лекций в том, что преподаватель попробует применить его, добьётся невысоких результатов и вернётся к привычным методам, возможно, с пошатнувшейся верой в ценность образовательных исследований», – объясняют эксперты.

Если говорить об онлайн-обучении, то построить его целиком на активном подходе ещё сложнее, чем в офлайне, – бывает технически трудно организовать те или иные активности в цифровой среде.

Почему готовить педагогов к активному обучению нужно со студенческой скамьи

Исследователи из разных стран подчёркивают – готовить педагогов к активному обучению нужно ещё в вузе. Учёные из Турции, где после реформы системы образования в 2005 году на активное обучение сделали особую ставку, решили опросить студентов педагогического факультета Университета Эрджиес. Опрос проводили в 2014 году, то есть у системы было время перестроиться, а для студентов активное обучение не должно было стать совсем уж неожиданностью. Участие в исследовании приняли больше 300 будущих педагогов.

Для начала специалисты выяснили, что значат для студентов активные методы в их собственном обучении. Оказалось, что:

1. Активное обучение помогает будущим учителям иначе взглянуть на их работу. Оно открывает для них новые горизонты и даёт возможность лучше понять свою роль. Больше того, студенты отмечали, что для них такая учёба становится способом найти свою «профессиональную идентичность».
2. Активное обучение способствует экспериментам с новыми подходами к обучению. Объяснение простое – студенты могут пробовать и сравнивать эти подходы в процессе учёбы, проверять всё на опыте и не бояться нового.
3. У студентов поднимается самооценка. Активное обучение предполагает демократичную среду, поддержку однокурсников и преподавателей – всё это сказывается и на восприятии себя в процессе учёбы.
4. Активное обучение превращается в совместное обучение. Плюсов в этом много: развиваются коммуникативные и командные навыки, происходит обмен опытом и знаниями и так далее.
5. Активное обучение превращает студентов во «владельцев обучения». Проще говоря, каждый студент чувствует себя ответственным за свои результаты, поскольку проходит реальную практику, а не только слушает лекции. Студенты особенно ценили это, поскольку, по выражению одного из участников исследования, «нам не просто давали рыбу, а учили её ловить».

Правда, препятствия на пути тоже были, и они наглядно показывают, с какими трудностями в целом сталкивается система образования при имплементации активных методов обучения:

1. Некомпетентные преподаватели. В контексте исследования – это, скорее, те, кто не хочет перестраиваться. Примечательно, какие определения давали студенты некоторым своим наставникам: «Переживает, что потеряет контроль над аудиторией», «У него неверные представления об управлении процессом (считает, что если в аудитории шумно, то это признак плохого управления)», «Фокусируется только на теории, а не практике».
2. Перегруженные группы. Активное обучение хорошо работает в небольших классах, а вот «поточные лекции» на 70–100 человек куда труднее переформатировать. Студентам было нелегко как из-за физических ограничений аудитории, так и из-за сложностей в организации обсуждения.
3. Мало времени и большая нагрузка. Иногда лекции казались проще и удобнее, поскольку на подготовку к активным занятиям времени мало, а освоить нужно много. Причём студенты понимали, что и преподавателям тоже не хватает времени. Это, конечно, приводило к ненужному стрессу обе стороны.
4. Отсутствие ресурсов. Старые учебники и методички просто не давали новых идей, а некоторые занятия подразумевали, что студентам придётся потратить собственные средства на что-то необходимое к занятию (например, когда нужен компьютер, демонстрационные материалы и так далее).
5. Пассивность самих студентов. Да, не только школьников нужно мотивировать. Студенты отмечали, что привыкли к традиционному, простому формату лекций, поэтому переход на новые формы занятий давался им нелегко. Возникали и другие препятствия – страх критики, страх публичных выступлений, то есть того, чего раньше можно было легко избежать.
6. Экзаменационная система. Она в Турции построена на стандартных тестах и отметках, проще говоря – на запоминании и способности воспроизвести информацию. Зачем применять активные методы обучения даже в работе, если учеников всё равно готовится к тестам?

Исследователи заключили, что подготовка учителей – ключевой фактор успеха во внедрении активного обучения. Больше того, именно такие методы помогают учителям больше узнать об образовании в целом и, конечно, лучше учить. Поэтому, несмотря на разрыв между теорией и реальностью в подготовке, стоит продолжать внедрять активное обучение в педагогических вузах.

Создание научного студенческого общества, как способ плавного перехода на активное обучение

Одно из возможных решений большинства возникших проблем - создание научного студенческого общества, в которое входили бы студенты, желающие изучать свои и смешные специальности более углубленно. Они получат все возможные поощрения от учебного заведения, являясь примером для других студентов. Кроме того, они помогают преподавателям в проведении занятий и освоении новых технологий, на них можно протестировать новые методики ведения уроков и получить чистую обратную связь.

Модель работы научного студенческого общества

Привлечение и отбор участников

Опубликовать информацию о создании научного студенческого общества и пригласить всех заинтересованных студентов подать заявку.

Отобрать участников на основе их академической успеваемости, мотивации и интереса к изучению своей и смежных специальностей.

Создать отборочный комитет, состоящий из преподавателей и представителей администрации, для рассмотрения заявок и отбора участников.

Поощрение участников

Предоставить участникам научного студенческого общества доступ к дополнительным ресурсам и возможностям для углубленного изучения специальностей, таким как посещение семинаров, конференций, участие в научных исследованиях и т. д.

Предоставить участникам стипендии, гранты или другие формы материальной поддержки в зависимости от их достижений и вклада в общество.

Предоставить участникам возможность получать индивидуальную поддержку от преподавателей и менторов.

Участие в образовательном процессе

Организовать регулярные встречи и семинары, на которых участники смогут делиться своими знаниями и опытом с другими студентами, а также помогать им наравне с преподавателем в их проектах и начинаниях.

Предоставить участникам возможность проводить презентации и доклады на научных конференциях и семинарах.

Привлечь участников к помощи преподавателям в проведении занятий и освоении новых технологий.

Преимущества для учебного заведения

Возможность помочь преподавателям в проведении занятий и освоении новых технологий: участники образовательного процесса получают уникальную возможность работать в тесном сотрудничестве с преподавателями. Это взаимодействие не только способствует более глубокому пониманию учебного материала, но и позволяет всем сторонам лучше понять друг друга. Преподаватели могут адаптировать свои подходы, учитывая потребности студентов. Студенты, в свою очередь, могут делиться своими идеями и предпочтениями, что делает процесс обучения более персонализированным.

Сообщество студентов играет важную роль в образовательном процессе. Оно помогает преподавателям осваивать новые технологии и методы преподавания. Например, студенты могут делиться своими знаниями о современных цифровых инструментах, которые делают занятия более интерактивными. Это взаимодействие может привести к созданию более эффективных и увлекательных уроков, что, в свою очередь, повышает уровень вовлеченности студентов.

Таким образом, сотрудничество между преподавателями и студентами создает динамичную образовательную среду. В такой атмосфере знания передаются не только сверху вниз, но и в обратном направлении. Это способствует развитию критического мышления и креативности у всех участников. В конечном итоге, такая модель обучения может значительно повысить качество образования и уровень успеваемости.

Возможность протестировать новые методики ведения уроков и получить чистую обратную связь: выборные студенты представляют собой уникальную группу, которая получает возможность протестировать новые методы и подходы к обучению. Это предварительное испытание позволяет оценить эффективность предложенных методик еще до их массового внедрения. Таким образом, учебные заведения могут минимизировать риски, связанные с нововведениями, и убедиться в том, что новые подходы действительно работают.

Кроме того, участие студентов в разработке и внедрении новых образовательных практик создает платформу для их активного вовлечения. Студенты могут высказать свои мнения и предложения, что способствует созданию более адаптированных к их потребностям образовательных программ. Такой подход не только повышает качество обучения, но и формирует более тесную связь между преподавателями и учащимися.

Важно отметить, что чистая обратная связь от студентов играет ключевую роль в процессе улучшения образования. Студенты могут делиться своими впечатлениями о качестве обучения, а также предлагать конкретные пути его оптимизации. Это может включать в себя улучшение учебных материалов, изменение формата занятий или внедрение новых технологий. Такой диалог между преподавателями и учащимися способствует созданию более динамичной и отзывчивой образовательной среды, что, в конечном итоге, ведет к повышению уровня образования для всех студентов.

Стать примером для других студентов, поощряя активное участие и сотрудничество: участники становятся лидерами мнений среди студентов, что позволяет им оказывать значительное влияние на своих сверстников. Эти студенты могут вдохновлять других на достижение успеха, делясь своими знаниями и опытом. Например, они могут организовывать семинары и мастер-классы, где делятся полезными стратегиями для успешной учебы и карьеры. Такой обмен опытом создает атмосферу сотрудничества и поддержки.

Кроме того, активные участники помогают формировать инклюзивную и благоприятную среду в университете. В такой среде каждый студент ощущает свою ценность и имеет возможность раскрыть свой потенциал. Это особенно важно для студентов, которые могут испытывать неуверенность. Примеры успешной интеграции могут включать культурные мероприятия, которые объединяют студентов разных национальностей и способствуют взаимопониманию.

Также, участие в таких инициативах предоставляет студентам шанс развивать лидерские и коммуникативные навыки. Эти навыки крайне важны в современном мире, где способность эффективно общаться и вести за собой команду ценится на вес золота. Например, студенты могут взять на себя роль организаторов мероприятий, что поможет им научиться управлять временем и работать в команде.

Таким образом, участие в студенческих инициативах не только обогащает их личный опыт, но и значительно улучшает их карьерные перспективы. Студенты, обладающие развитыми навыками лидерства, становятся более конкурентоспособными на рынке труда. В конечном итоге, активное участие в жизни университета создает устойчивую основу для личного и профессионального роста каждого студента.

Укрепление репутации университета как центра образования и инноваций в своей области представляет собой стратегически важную задачу. Это не только способствует привлечению студентов, но и усиливает позиции университета на международной арене. Для достижения этих целей критически важно поддерживать активное студенческое научное общество.

В рамках этого процесса университет может рассмотреть несколько вариантов для определения бюджета и ресурсов, необходимых для поддержки научного студенческого общества. Одним из наиболее эффективных подходов является выделение специального фонда. Этот фонд может использоваться для финансирования различных мероприятий, таких как участие в научных конференциях, семинарах и других образовательных событиях. Такие мероприятия способствуют обмену опытом и знаниями, что, в свою очередь, укрепляет связь между студентами и научным сообществом.

Дополнительно, университет может рассмотреть возможность предоставления стипендий или грантов участникам общества. Это поможет покрыть расходы на обучение, а также другие связанные затраты, такие как покупка учебных материалов или участие в исследовательских проектах. Такие меры не только поддерживают инициативу студентов, но и способствуют развитию их профессиональных навыков и компетенций.

Важно также учитывать, что поддержка научного студенческого общества может привести к созданию позитивного имиджа университета среди потенциальных студентов и работодателей. Это укрепляет доверие к образовательному учреждению и содействует привлечению высококвалифицированных преподавателей и исследователей.

Заключение

В заключение современные подходы к обучению, такие как активное, проектное, проблемно-ориентированное и междисциплинарное обучение, в сочетании с использованием визуализации и нейротехнологий, открывают новые перспективы в образовательной сфере. Они способствуют развитию критического мышления, самостоятельности и способности к решению проблем. Однако, внедрение этих подходов требует подготовки и поддержки преподавателей, адаптации образовательной структуры и учета специфики учебного процесса. Это вызов, который стоит принять, чтобы обеспечить образовательные процессы, которые отвечают потребностям современного общества.

Важно помнить, что идеальных методов обучения не бывает. Каждый из них может быть полезен, неэффективен и даже вреден в зависимости от образовательного контекста. Тем не менее, данные подходы представляют собой мощные инструменты для повышения качества образования и подготовки кадров, способных адаптироваться и развиваться в быстро меняющемся мире.