Обучение на цифровой волне

Может ли современный вуз, вне зависимости от внешних обстоятельств (включая мировую пандемию), обеспечить получение студентами знаний и навыков, достаточных, чтобы привлечь внимание лучших работодателей? Рассказывает Александр Фадеев, проректор по цифровизации Томского политехнического университета.

Задолго до пандемии

Формат удаленной работы мы начали развивать в вузе порядка 20 лет назад: впервые активно занялись «дистанционкой», когда у нас появилось много студентов на заочной форме обучения по Интернету. Ранее заочники присылали свои работы на проверку в бумажном виде, получали в ответ замечания от преподавателей, и существовала целая почтовая служба, которая занималась работой с рукописными контрольными работами.

С появлением Интернета мы разработали платформу, которая администрировала общение учеников и лекторов. Она планировала задания, выдавала их, собирала, а затем передавала преподавателям на проверку. Позже появился электронный журнал и электронный деканат, который впоследствии превратился в программный комплекс для всех студентов университета.

Со временем эта платформа обрела характеристики многих современных LMS-систем: появились системы оценок, тестов, вебинары, – но поддержка платформ требовала слишком много ресурсов, и мы перешли на одну из популярных LMS-систем. Сегодня мы делаем онлайн-курсы не только для студентов заочной формы обучения, но и для очников. Основная задача любого курса – предоставить весь материал, который может понадобиться студенту в течение учебного семестра, в том числе задания для самостоятельной работы и оценивающие мероприятия. Для наших заочников все дисциплины имеют онлайн-версию, так же, как и для студентов первых двух курсов дневной формы обучения. На старших курсах этого меньше просто потому, что и численность студентов в подгруппах спецпредметов значительно ниже, чем в потоках младших курсов. 

Когда пришла пандемия, оказалось, что наши студенты уже умеют работать дистанционно, а преподаватели сместили акцент с работы в аудитории на онлайн-формат. 

Технологии сегодня

Лекции и семинары мы начали организовывать по видеоконференцсвязи, предоставляя студентам соответствующие ссылки. Сегодня мы используем такие решения, как Zoom, Cisco Webex, BigBlueButton. 

Важно было изначально организовать живой диалог между студентом и преподавателем. Для этого по электронной почте стали делать рассылки о занятиях, а позже − встраивать ссылки на них прямо в сиcтему расписаний. 

Исторически сложилось, что на заочной форме обучения преподавали – это профессора в возрасте. Тем не менее, они также были вынуждены изучать дистанционные технологии еще задолго до пандемии, и за счет этого нам удалось сохранить привычный режим работы, расписания и т.д.

Университет давно использует корпоративные серверы приложений, позволяющие пользователям запускать приложения и разворачивать их на клиентских машинах. Поэтому студентам не нужно устанавливать дома, скажем, CAD-системы. В вузе используются виртуальные лабораторные работы, существует более 200 лабораторных установок, на каждой – по несколько лабораторных работ: это тренажеры по химии, физике, электротехнике, математике и т.д. 

Еще один интересный инструмент – симуляторы виртуальной реальности, которые эмулируют уникальные лаборатории Томского Политеха. Они позволяют работать на лабораторном оборудовании, будто в 3D-игре. 

Также существует система персональных сайтов преподавателей, где лекторы выкладывают нужные материалы. Многие преподаватели именно таким образом изначально передавали необходимые учебные материалы студентам. 

Мы готовы продолжать работу в дистанционном формате, но не со всеми дисциплинами. Некоторые навыки инженеры могут получить, только работая на реальном оборудовании, поэтому лабораторные работы и практикумы будем продолжать организовывать в аудиториях. 

Что касается импортозамещения, то к нам не применяются жесткие требования относительно используемого ПО, только рекомендации. Пока мы используем то, подо что есть требование работодателей и хорошие методические разработки, а переход на любое другое программное обеспечение потребует огромных человеческих ресурсов. 

Цифровой контент

Как только появились системы управления электронным обучением, т.е. порядка 15 лет назад, руководство университета запланировало создать онлайн-курс для каждой дисциплины. Но на тот момент многие преподаватели не могли работать даже с простыми офисными программами.  Было решено, что группа программистов будет делать курсы сама; однако, эксперимент оказался неудачным. Мы поняли, что нужно обучить каждого преподавателя, чтобы абсолютно все умели проектировать собственные онлайн-курсы и работать в них. Сегодня у нас также есть экспертная группа, которая понимает педагогику и помогает в создании курсов онлайн. 

Даже при создании виртуальной реальности участие преподавателей достаточно велико: они предоставляют подробные сценарии выполнения работ, описание возможностей, ограничений.

Разработки онлайн-курсов подразумевают активности, которые ранее были невозможны. Если мы делаем видеозапись лекции, то это – нечто новое, что ранее никто не делал. Иногда нужно было также доказывать лицензионную чистоту материала, что довольно трудоемко; но чем больше сил и времени вложено, тем интереснее получается результат. 

Оценки и экзамены 

Классические экзамены принимаются в трех режимах. В первом случае в разработанном онлайн-курсе есть оценивающее мероприятие, например – итоговые тесты, в которых система выставляет балл. Таких экзаменов проводится достаточно много. Второй случай подразумевает, что в момент запуска теста включается система прокторинга, которая фиксирует на видео все, что происходит на экране и то, как ведет себя студент. Она собирает журнал действий, потенциально похожих на запрещенные: это может быть наличие шумов, второго лица в кадре, запуск приложений, подключение второго монитора и т.д. Преподаватель может посмотреть видео и принять решение, списывал студент или нет.

Третий режим принятия экзамена – лично по видеоконференцсвязи. Он же используется при защите выпускных квалификационных работ, только к мероприятию подключается сразу целая комиссия. Процесс записывается и сохраняется в архивах. 

Внутри дисциплины часто используются дополнительные промежуточные средства оценки, поэтому мы активно внедряем автоматизированные инструменты. У нас есть тренажеры, которые дают студенту задание и генерируют уникальные числовые значения внутри него, и ответ будет у каждого студента разный. Списать в данном случае невозможно, а преподаватель не должен проверять задачи вручную. Существуют тренажеры, позволяющие конструировать сложные математические формулы. Как видите, мы стараемся использовать больше неклассических тестов – они эффективнее в обучении и повышают интерес студентов, которые могут ывполнять задания нелинейными сценариями и в конце получать правильный ответ.

Среди подобных решений есть и собственные, и сторонние разработки. Мы работаем с бесплатным свободно-распространяемым ПО, а также пробуем перейти на систему Stack – это разработка немецких университетов по математическим дисциплинам. Но, как я уже упоминал, многое разрабатываем самостоятельно, например, виртуальные лабораторные работы и тренажеры.

Сквозные цифровые технологии

Такие технологии, как глубокий анализ данных, машинное обучение, дополненная реальность, Интернет вещей, приходят во все профессии, и не только в ИТ-сфере. Передовые нефтегазовые компании в своих вакансиях в перечне требований к кандидатам часто указывают знание сквозных цифровых технологий. В области электротехники и электроники все больше используется Интернет вещей. Наш университет – один из ведущих инженерных вузов России, поэтому мы приняли решение о том, что студенты, независимо от профиля, должны уметь с такого рода технологиями работать. 

Все вышеупомянутые инструменты активно применяются в большинстве специальностей. Поэтому мы их не только внедряем в основные образовательные дисциплины, но и предлагаем факультативы, когда студенты могут дополнительно выбрать для себя дисциплины цифрового профиля, какие-то онлайн-курсы, например, Coursera, результаты которых потом учитываются в нашем университете. 

Все курсы основаны на работе с реальными данными, скажем, с теми, которые собирает сам университет. Вот пример. Система пропусков в корпуса и общежития накапливает гигабайты данных каждый год. Анализируя эту информацию, мы можем узнать, кто опаздывает, кто как двигается по кампусу, сколько человек выбегают покурить каждые полчаса, и все это – буквально открытия. 

Кроме того, при помощи машинного обучения мы выявили некоторые закономерности, которые всегда рано или поздно приводят студента к отчислению. Если он имеет плохие оценки по определенным предметам в определенной последовательности, то с высокой долей вероятности вскоре он будет отчислен. Это позволяет нам определиться с решениями, которые неклассическими нецифровыми методами принять было бы нельзя. 

Некоторые данные нам также предоставляют промышленные партнеры, поскольку студентов мы готовим к работе именно в таких компаниях. 

Эксплуатация ИТ-инфраструктуры

ИТ-служба нашего университета – одна из самых развитых в стране. Мы располагаем двумя ЦОД с тройным резервированием данных при хранении, с дизель-генераторами, современными сетями. У нас есть свой helpdesk и другие внутренние сервисы, которые постоянно развиваются.

В первые дни пандемии некоторые университеты оказались неработоспособными. В некоторых из них переход на дистанционное обучение произошел только с изданием приказа ректора, хотя по сути так и не был реализован. Мы же активно транслируем свой опыт и лучшие практики. 

Но не все идеи можно реализовать, иногда не хватает ресурсов или компетенций. Иногда, внедряя современные, нужные, апробированные решения, мы сталкиваемся с нежеланием принимать их. Люди зачастую не готовы менять бизнес-процессы и модели. Порой в них излишне многое зависит от человека, который боится остаться ненужным. Например, негативно настроенными могут быть преподаватели, но их страхи не обоснованы: автоматизация делает человека только более востребованным, а вот рутины становится меньше. 

Цифровые системы делают прозрачными многие вещи, которые ранее были неочевидными. Так, благодаря системе электронного документооборота сразу становится понятно, на ком тормозятся процессы, а система планирования финансов показывает, куда уходят денежные средства. Только не всегда люди хотят, чтобы это было видно, и противятся открытию данных. 

Часто мы являемся первопроходцами в плане внедрения новых сервисов в нашем университете. В этой связи, если не удается адаптировать существующие на рынке решения, мы разрабатываем свои, затраты при этом – сопоставимые. 

Технологии ведущих университетов мира 

Не все российские вузы готовы к новым образовательным трендам или просто не осознают их необходимость, но мир требует меняться на ходу. Когда к нам приходит студент, мы не можем знать, чему будем учить его в течение ближайших шести лет. Так что нужно позволить образовательно программе динамично подстраиваться под жизнь; жесткие же планы обучения дают в итоге никому не нужных неспециалистов. 

Думаю, необходима новая информационная система, способная оценивать рынок с опережением и прогнозировать необходимые компетенции для специалистов через 5-7 лет. Современные цифровые помощники-аналитики очень нужны университетам. Даже простые регистраторы, собирающие данные обо всех событиях, происходящих с людьми и вокруг них, могут помочь принимать управленческие решения менеджерам, а студентам – определяться в плане учебы. Также в будущем нужно перейти к цифровой модели всего образовательного процесса, работать с цифровыми двойниками студентов и преподавателей, каждого педагогического материала, который используется. И все это должно быть размещено в модели цифрового университета, предоставляющего индивидуальный подход к ученикам. Вот это – идеал вуза будущего.