Идеи принципа активного обучения (Active learning) обсуждались на протяжении всего периода педагогики как науки. В историческом развитии существуют два противоположных мнения, по поводу активности вовлечения обучаемого в процесс обучения. Так часть педагогов придерживаются мнения, что ученик является пассивным объектом процесса обучения, а активная роль принадлежит исключительно учителю, в задачи которого входит передача ученику информации в целях формирования знаний, умений и навыков. Сторонники противоположной идеи считают, что ученик является равноправным (в сравнении с учителем) участником процесса обучения, т.е. выступает также в качестве активного объекта педагогической деятельности. К сторонникам второй идеи, помимо множества современных ученых педагогов, относились и античные философы, рассматривающие процесс обучения как обоюдный процесс учителя и ученика, при этом сам факт передачи информации (являющийся основным для сторонников пассивной роли учащихся) рассматривался лишь как средства развития мышления.

В нашей работе мы базируемся на принципе «активного обучения», как наиболее целесообразным, в том числе, и с точки зрения физиологических особенностей формирования памяти и развития навыков.

Психофизиологические особенности познания

Процесс обучения в первую очередь должен базироваться на научном знании принципов функционировании мозга и процессов памяти, анализа и синтеза информации.

Обладая огромной информационной емкостью, мозг человека реализует следующие типы памяти: условно-рефлекторную, эмоциональную, словесно-логическую и образную [1]. Фиксирование информации, необходимое для формирования памяти, происходит не одинаково в зависимости от канала восприятия. Известно, что мозг воспринимает до 90% зрительной информации, порядка 6% – звуковой и 4 % по остальным каналам восприятия

Образование следа памяти (энграммы) происходит за счет последовательных и параллельных процессов в головном мозге. Так в ткани мозга существуют замкнутые нейронные цепочки при попадании, в которые информационные импульсы вызывают их циркуляцию. Процесс циркуляции импульсов затухающих через различные временные интервалы называется памятью. В зависимости от времени затухания импульсов память делится на кратковременную (хранящуюся до минуты), оперативную (время хранения несколько часов) и долговременную память. Процесс перехода информации из одного типа память в другую, связан с многократным повторением – циркуляции (ревирбации) информационных импульсов по определенным нейронным цепочкам. Многократное повторение одной и той же информации приводит к генетическому изменению аппарата клетки, синтезу специфических белковых молекул и, как следствие, к изменениям в мембранах нейронов и межнейронных связях. Данный процесс и подразумевает формирование долговременной памяти [2].

На основании анализа психофизиологических особенностей формирования памяти и познания следует, что процесс перехода информации в долговременную память предполагает многократное повторение информации. Такой процесс в полной мере реализуется при повторении небольших объемов информации через относительно небольшие промежутки времени, причем повторение может быть связано как с повторением информации в той же форме, так и с изменением формы информации, что соответствует принципу активного обучения. В данном принципе заложены действия (решение задачи, выполнение эксперимента) после получения информации, т.е. полученная ранее информация дублируется в памяти через выполнение заданий, что приводит к ее переходу из кратковременной в оперативную, а затем в долговременную.

Реализация принципа Active learning в курсе Introduction to Environmental Science [3]

Курсы в области экологии и энвайронментологии обладают высокой степенью междисциплинарности по сравнению с другими предметами, так отдельные темы, в том числе и рассматриваемом в качестве примера нами курсе, требуют значительных знаний в области математики, биологии, химии, физики.

Курс введение в энвайронментологию включает 6 недель обучения с рассмотрением на каждой из них отдельно взятой темы: 1. Введение в энвайронментологию (основные понятия и определения курса); 2. Человеческая популяция; 3. Еда и почва (вопросы агропромышленного комплекса и экологии); 4. Невозобновимые  источники энергии; 5. Возобновимые источники энергии; 6. Глобальные изменения. Данные темы в полной мере соответствуют стандартному курсу охрана окружающей среды читаемому на многих направлениях подготовки в России.

Каждая из представленных тем реализуется посредством набора видео лекций и заданий идущими вслед за ними. Причем лекции предполагают небольшие от 3 до 10 минут видеоролики по отдельным вопросам в рамках темы недели.

Активное обучение предполагает ряд особенностей в реализации, к которым относятся: модульно-рейтинговая система оценивания и геймификация процесса обучения. Оба из этих принципов реализованы в системе MOOC, в том числе и в курсе введение в энвайронментологию. Для успешного прохождения курса необходимо выполнить более 70% объема работы, таким образом, студент вправе сам выбрать выполнять ли все задания или ограничиться необходимым для получения сертификата минимума, что способствует индивидуализации выбора процесса обучения. Каждая неделя заканчивается конечным обзором в виде большого массива вопросов. По все теме недели.

Заключение

Система подачи информации в курсах систем MOOC способствует многократному повторению материалов, так изначальная информация из лекций проверяется и закрепляется в ходе вопросов и заданий после лекции и после повторяется в ходе итогового задания за неделю. Данный вид подачи информации способствует ее закреплении в оперативную и затем долгосрочную память. С учетом гибкости графика процесса обучения студент сам вправе выбрать то количество раз необходимое для изучения материалов.

Если рассматривать онлайн-курсы посвященные физики, то именно в общем виде данный курс встречается достаточно редко. Присутствуют курсы, как на английском, так и на русском языке. Есть направления, посвященные только школьной физике, а есть отдельно рассматриваемые разделы вузовского образования, направленные на обучающихся, уже имеющих знания в этой области.

Большая часть курсов состоит из изучения нового материала (в текстовой, видео или смешенной форме) по разделам, контроля полученных знаний (тест, либо развернутый ответ на вопрос) и результирующего контроля знаний, который можно сравнить с экзаменом (зачетом) в вузе. За каждое задание ученикам начисляются баллы, они зависят от количества выполненных заданий, а так же, в большинстве случаев, от сроков выполнения. После набора минимального количества баллов, рекомендуемых создателями курса, считается, что курс пройден.

Как уже говорилось выше, проверка в виде тестов не всегда является оптимальной. Так что авторы все чаще предлагают по результатам выполнения задания вписывать в специальное окно правильный ответ. Так как курсы бывают достаточно востребованные и их могут просматривать и проходить до нескольких тысяч человек одновременно, то проверять учителям ответы учеников достаточно сложно и это накладывает также временные ограничения, ученик достаточно поздно узнает о результатах проведенного контроля и не может вовремя (оперативно) исправить свои ошибки. Таким образом обычно для проверки, по крайней мере промежуточных заданий, используются роботы с проверкой задания по определенным клеше. Но тут тоже накладываются своего рода недостатки, связанные с тем, что ученик может решить задачу оригинальным способом, который робот воспринимает как ошибку. Для этого обычно на странице с заданием используется обратная связь, где ученик отправляет свое решение и задает интересующий его вопрос, а сама система указывает авторам страницу с заданием.

Далее рассмотрим наиболее популярные проекты в области MOOC по курсу Общей физики. Для ознакомления с интересующими курсами необходимо зайти на площадку и выбрать нужную категорию (например, «Физика»).

Первоначально рассмотрим проект Coursera [1], предлагающий бесплатные онлайн-курсы. Это одна из первых открытых платформ электронного образовательного ресурса. Она была открыта в августе 2012 г. по инициативе профессоров Стэнфордского университета Эндрю Ын (Andrew Ng) и Дафны Коллер (Daphne Koller).

По мнению авторов «Coursera стремится поддержать людей в получении образования с тем, чтобы улучшить их личное и семейное благосостояние, а также – благосостояние общества, в котором они живут» [1]. На рисунке 1 представлен фрагмент сайта с курсами с выданными данными по запросу «физика».

Рис. 1. Фрагмент сайта www.coursera.org с данными по запросу «физика»

 В начале апреля 2015 г. на платформе было представлено около одной тысячи курсов от 117 университетов и различных организаций. Число обучающихся завершивших уже обучение составляло около 12,3 млн. человек. Если рассматривать статистику за предыдущие годы, то с 2014 по 2015, т.е. за один календарный год, на данном сайте число обучаемых выросло на 60%, число курсов на 56%, а число университетов на 8%.

Проект edX [2] – один из наиболее распространенных среди учеников дистанционного образования знающих английский язык. Данный проект был запущен в 2012 году сразу тремя ведущими университетами:

• Массачусетский технологический институт

• Гарвардский университет

• Университет Беркли, Калифорния

Девиз проекта: «Учись, развлекайся, развивай в себе тягу к познанию и к приобретению навыков, которые могут изменить твою жизнь» [2]. На рисунке 2 представлен фрагмент сайта с курсами с выданными данными по запросу «physics».

На начало апреля 2015 г. на платформе edX доступен 471 курс по самой разной тематике.

Рис. 2. Фрагмент сайта www.edx.org с данными по запросу «physics»

 Платформа «Открытое образование» [3] – современная образовательная платформа, предлагающая различные онлайн-курсы по дисциплинам, изучаемым в российских университетах. Эта платформа создана при поддержке Ассоциации Национальной платформы открытого образования. В ее организации учувствовали ведущие университеты, такие как: – МГУ, УрФУ, СПбГУ, НИТУ «МИСиС», СПбПУ, МФТИ, НИУ «ВШЭ» и ИТМО. Курсы размещенные на этой платформе имеются в бесплатном доступе, а так же не имеют ограничения к базовому уровню образования обещающегося.

Принципы, положенные в основу высокого качества онлайн-курсов [3]:

• Лучшие профильные курсы лучших профессоров. Каждый из вузов представляет курсы по своему самому сильному профилю. Это лучшие курсы самых продвинутых преподавателей вуза.

• Стандарты качества. Качество учебного материала гарантируется внутренней экспертизой. Все курсы соответствуют требованиям, совместно разработанным участниками проекта.

• Организация оценочных процедур. Оценочные средства проходят экспертизу со стороны учебно-методических объединений, идентификация пользователей обеспечивается процедурой прокторинга или биометрическими технологиями.

На рисунке 3 представлен фрагмент сайта с курсами с выданными данными по запросу «физика».

Рис. 3. Фрагмент сайта npoed.ru с данными по запросу «физика»

 Помимо трех перечисленных платформ так же популярными можно назвать следующие: Udacity [4], Open Yale Courses [5], AcademicEarth [6], Future Learn [7], Универсариум [8], Uniweb [9], Лекториум [10], Медиатека Московского государственного университета» [11], Stepic [12] и т.д. У все перечисленных сайтов свое индивидуальное оформление, некоторые из них используют так же индивидуальный подход в обучении. Но их объединяет одно основное преимущество: все они рассчитаны на возможность дать обучающимся дополнительное образование, с использованием электронных ресурсов.