Текст книги "Цифровое просвещение – философия, стратегия, этика, Виртуальная Компьютерная Лаборатория. Искусство и наука технологического лидерства в эпоху искусственного интеллекта"

– Стратегия формирования аналитического мышления.

Смысл: развитие у студентов способностей к системному анализу и логическому мышлению; исследование, систематизация и оценка информации для понимания сложных идей, решения проблем и принятия обоснованных решений.

Образовательные задачи: развитие аналитических и логических навыков на основе выполнения практических заданий в области алгоритмизации, программирования и системного анализа; внедрение в учебный процесс аналитических исследований и кейсов, в которых учащиеся анализируют информацию и учатся применять программно-инструментальные средства аналитики данных.

Экспериментальное обучение, словно катализатор, ускоряет процесс превращения абстрактных знаний в практические умения и навыки, открывая двери к новым горизонтам в сфере цифровых технологий.

Подводя итоги этого раздела хочется отметить, что путь к знаниям и мастерству – это не просто маршрут, который нужно пройти, это путешествие, полное открытий, вызовов и неожиданных поворотов. Каждый шаг в этом путешествии, каждая преодоленная трудность и каждое новое открытие делают нас сильнее, мудрее и более уверенными в себе. В мире, где постоянные изменения стали новой нормой, способности экспериментировать, адаптироваться, учиться и расти являются нашим самым ценным активом.

Современные преподаватели – это проводники в мире знаний, менторы и вдохновители, в руках которых формируется будущее. Преподавательская деятельность – это не просто профессия, это призвание, полное вызовов, открытий и возможностей для самореализации. В мире, где знания постоянно эволюционируют, наши способности адаптироваться, обучаться и расти являются ключом к успеху не только для нас самих, но и для тех, кого мы обучаем.

Нельзя забывать, что каждый преподаватель обладает уникальным потенциалом влиять на жизни своих учеников, открывая перед ними двери в мир бесконечных возможностей. Не бойтесь ставить перед собой высокие цели и идти к ним, преодолевая все препятствия. Используйте каждую возможность для собственного профессионального роста, будьте открыты новым методикам и подходам, не бойтесь экспериментировать и исследовать новые горизонты образовательных подходов и технологий. Пусть каждый новый день приносит Вам новые идеи, вдохновение и уверенность в своей важной миссии.

От любопытства к знаниям: создание мотивирующей и исследовательской среды на базе Виртуальной Компьютерной Лаборатории

Теория любопытства – это концепция в психологии, объясняющая, почему и как люди исследуют и изучают неизвестное. Любопытство считается фундаментальным мотивационным состоянием, побуждающим человека к поиску новой информации и знаний, а также к исследованию и взаимодействию с окружающим миром. Порой именно любопытство является основополагающим стимулом для обучения и открытий в образовании, науке и личностном развитии [55—60].

Теория разрыва информации, предложенная Джорджем Левенштейном, (George Loewenstein) [60,61], утверждает, что любопытство возникает тогда, когда между тем, что человек знает и тем, что он хочет знать, существует пробел. Именно любопытство стимулирует искать новую информацию для устранения этого разрыва, тем самым улучшая мотивацию к обучению и способствуя более глубокому и долгосрочному усвоению материала [61—63].

Любопытство может быть вызвано как внутренними факторами, например желанием знать больше о чем-то, так и внешними стимулами – прорывными технологиями, интересными и необычными объектами, фактами, потенциальным коммерческим успехом. Но самое главное то, что любопытство часто приводит к исследовательскому поведению и созданию инноваций.

Для стимулирования любопытства учащихся необходимо создать мотивирующую учебную среду, в которой они будут чувствовать себя вдохновленными к исследованиям и открытиям. Виртуальная Компьютерная Лаборатория на основе принципов самоорганизации и плюрализма позволяет создать именно такую среду, в которой учащиеся могут самостоятельно изучать сложные программно-технологические решения, разрабатывать новое программное обеспечение, создавать новые методы и алгоритмы в области искусственного интеллекта, а также выбирать проекты и темы исследований на основе собственных интересов.

Автономия в выборе увеличивает мотивацию и заинтересованность в глубоком изучении широкого спектра цифровых технологий. При этом возможность работать в команде не только способствует развитию социальных и коммуникативных навыков, но и помогает учащимся обмениваться знаниями и идеями, стимулируя интерес и любопытство друг друга.

Научные семинары, форумы, чаты и встречи, где учащиеся могут делиться своими успехами, задавать вопросы и обсуждать идеи, создают поддерживающую среду, стимулирующую к самообразованию. Регулярная, конструктивная обратная связь с преподавателями и сокурсниками помогает учащимся лучше понять, в каком направлении двигаться дальше и мотивирует на дальнейшие исследования и обучение.

Так же необходимо как можно чаще приглашать экспертов и успешных выпускников для проведения мастер-классов и открытых семинаров. Прямое общение с профессионалами в области цифровых технологий очень часто вдохновляет учащихся и показывает возможности для практического применения их знаний.

По возможности желательно организовать обучение вокруг проектов, которые требуют от учащихся планирования, исследования, разработки и представления результатов работы. Проекты должны быть направлены на решение реальных проблем с использованием новых технологий и программных решений. При этом преподаватель всегда должен поощрять учащихся за их усилия, эксперименты и готовность рисковать, даже если это не всегда приводит к успешному результату, что создает позитивное отношение к обучению и исследованиям.

При этом важно помнить, что стимулировать любопытство учащихся нужно крайне осторожно, т.к. слишком мало стимулов ведет к скуке, а слишком много – к перегрузке и стрессу.

В профессиональной деятельности автора Виртуальная Компьютерная Лаборатория является местом, а точнее точкой притяжения учащихся, где многие из них исследуют, создают и открывают новое, движимые неутолимым желанием узнать больше, увидеть дальше, понять глубже.

Создание мотивирующей и исследовательской среды на базе Виртуальной Компьютерной Лаборатории требует не только технических ресурсов, но и открытости, готовности преподавателей поддерживать и вдохновлять учащихся. Каждая задача, каждый проект здесь – это приглашение к приключению в мире современных цифровых технологий и искусственного интеллекта.

Виртуальная Компьютерная Лаборатория формирует не просто учебное пространство, а сообщество единомышленников, где каждый может найти что-то свое, где приветствуются любые вопросы, а любопытство является самым ценным качеством. В этом сообществе учащиеся не боятся ошибаться, ведь каждая ошибка – это шаг к новому знанию, каждый неудачный эксперимент – еще один урок на пути к успеху.

Виртуальная Компьютерная Лаборатория является тем местом, в котором теория встречается с практикой, где учебники оживают и знания становятся увлекательным путешествием. Открывая двери Виртуальной Компьютерной Лаборатории, мы открываем двери в будущее, где каждый учащийся имеет возможность стать создателем, исследователем, инноватором. Мы создаем мир, где от любопытства к знаниям – всего лишь один шаг. Шаг, который может сделать каждый, благодаря оснащенности правильными инструментами, поддержкой и верой в себя.

Синтез теории и практики: Виртуальная Компьютерная Лаборатория в проектно-деятельностном обучении

Проектно-деятельностный подход в ИТ-образовании является важным компонентом современного обучения, в рамках которого студенты принимают активное участие в решении реальных или моделируемых профессиональных задач. Этот подход существенно отличается от традиционных методов обучения, таких как лекции и семинары, ориентированных на пассивное восприятие информации. В рамках проектно-деятельностного обучения студенты погружаются в процесс реализации конкретных проектов, что способствует формированию и развитию практических навыков, креативности и умения работать в команде. Это могут быть как реальные технологические задачи от индустриальных партнеров, так и их имитация на основе реальных кейсов.

Основным преимуществом данного подхода является практическая направленность обучения. Студенты не только учатся применять теоретические знания на практике, но и развивают уверенность в своих способностях, стараются эффективно взаимодействовать в команде, координировать свои действия и совместно решать задачи. Ведь, как говорил Конфуций, «Скажи мне – и я забуду, покажи мне – и я запомню, дай мне сделать – и я пойму».

Проектно-деятельностный подход также стимулирует творческую инициативу студентов и предполагает поиск новых решений конкретных предметных задач, подталкивает студентов к творчеству, экспериментам и инновациям, развивает креативное мышление, тем самым поддерживая их интерес к изучаемым предметам и мотивацию к учебному процессу. Студенты получают возможность видеть практическую значимость своих усилий, что благоприятствует более глубокому погружению в учебный процесс. Кроме того, они знакомятся с основами управления проектами, включая планирование, оценку рисков и анализ результатов, что является неотъемлемой частью подготовки к будущей профессиональной деятельности, а также дает актуальное представление о реальных бизнес-процессах и требованиях рынка труда.

Важной составляющей проектно-деятельностного обучения является использование Виртуальной Компьютерной Лаборатории, т.к. она дает возможность студентам работать над различными проектами в условиях, максимально приближенных к реальным рабочим сценариям. Виртуальная Лаборатория предоставляет доступ к необходимым ресурсам, обеспечивает возможности для сотрудничества и экспериментирования, а также способствует развитию профессиональных навыков в области управления проектами, планирования, коммуникации, анализа данных и управления ресурсами.

Качественное обучение профессионалов, обладающих необходимыми знаниями и практическими компетенциями для продуктивной деятельности в условиях цифрового технологического уклада, где требуется умение работы со сложными многокомпонентными программно-технологическими решениями, по мнению автора, возможно лишь при наличии безопасной среды для экспериментирования и исследований, помогающей учащимся свободно отрабатывать и тестировать свои новые идеи без риска для реальных систем.

Философские и технологические аспекты концепции Виртуальной Компьютерной Лаборатории разрабатывалась именно для того, чтобы студенты могли продуктивно учиться, благодаря масштабированию и балансировке вычислительных ресурсов в соответствии с их потребностями и системными требованиями проектов, а также за счет возможности быстрой адаптации виртуальной учебной среды для выполнения разнообразных предметных задач.

Практическая деятельность в Виртуальной Компьютерной Лаборатории помогает учащимся развивать профессиональные умения и навыки, опираясь на реалистичные сценарии для выполнения проектных задач, что улучшает понимание студентами реального мира ИТ и цифровых технологий.

Проектно-деятельностный подход с применением Виртуальной Компьютерной Лаборатории дает возможность формировать сложные знания, умения и навыки, позволяя учащимся проводить изучение и исследование информационных систем любого уровня сложности, в том числе самостоятельно или по инициативе индустриальных партнеров и является важнейшим компонентом современного ИТ-образования.

При этом в проектно-деятельностном подходе сохраняется преемственность и неантогонистичность классическому университетскому образованию, поскольку он опирается на общепринятые методы и подходы к обучению такие, как лекции, семинары, лабораторные работы (существенным ограничением которых является то, что в них учащиеся выполняют фиксированный набор операций (шагов) для достижения ожидаемого результата); кейсы и реальные примеры; проблемно-ориентированный подход (в котором часто не делается акцент на современные технологии); дистанционное или индивидуальное обучение; обучение на основе игр.

Проектно-деятельностный подход, как правило, включает в себя два компонента – контекстное и коллаборативное обучение. Благодаря привлечению индустриальных партнеров, а также в силу увлеченности, мотивации и авангардизма всех участников происходит создание реальных контекстов на базе вычислительных ресурсов Виртуальной Компьютерной Лаборатории, во многом благодаря заложенному в нее принципу самоорганизации. Это позволяет развивать релевантные знания и применять их на практике, формировать актуальные навыки и умения, что также способствует более глубокому понимаю и усвоению современных концепций, методов и технологий. Поскольку сложность современных программно-технологических решений постоянно растет, то их продуктивное изучение зачастую невозможно без развития навыков командной работы и общения, обмена идеями и знаниями, а также без стимулирования критического, логического и творческого мышления.

Также следует обратить внимание на то, что автор не упоминает компетентностный подход, поскольку считает его излишне абстрактным и оторванным от реальности, т.к. в отличии от проектного-деятельностного подхода, нацеленного на результат и/или имитацию реальных задач и ситуаций, которые делают обучение интерактивным и вовлекающим, компетентностный подход (в чистом виде) акцентируется лишь на отдельных компетенциях и навыках, а не на их применении в реальных ситуациях, из-за чего компетентностный подход способен подавлять креативность и стремление к исследованиям. При этом, проектно-деятельностный подход, в понимании автора, подразумевает формирование у учащихся глубоких и обширных фундаментальных знаний не только в рамках изучаемой предметной области, но и в смежных предметных областях для реализации мультидисциплинарности, необходимой в развитии инновационного мышления, которое крайне востребовано в цифровом технологическом укладе.

Проектно-деятельностный подход и интеграция Виртуальной Компьютерной Лаборатории в учебный процесс предоставляют студентам широкие возможности для практического применения навыков, погружения в реальные рабочие сценарии и стимулирования их исследовательской активности. Это делает обучение более интерактивным, эффективным и соответствующим современным требованиям рынка труда в сфере цифровизации. Однако, не стоит забывать, что независимо от выбранного подхода, главная цель образования – обеспечить максимальное качество обучения и подготовить студентов к решению реальных проблем в профессиональной сфере.

Кроме того, в настоящее время происходит активное развитие концепции проблемно-ориентированного обучения. Например, в рамках обучения через вызовы учащиеся должны самостоятельно погрузиться в изучение предметной области, исследовать ее, выявить проблемы, определить наилучшие способы решения проблем и выполнить постановку задач55
  Дополнительную информацию см. в гл. 2 в разделе «Содействие проблемно-ориентированному обучению и обучению через вызовы».


[Закрыть].

Сегодня мы находимся на заре новой эры, где образование и технологии сливаются воедино, порождая обширные возможности для развития и прогресса. Виртуальная Компьютерная Лаборатория служит мостом между теорией и практикой, предоставляя студентам инструменты для осуществления смелых идей в безопасной и контролируемой среде, делая их не просто наблюдателями, но активными создателями будущего.

Давайте вместе шагнем в это будущее, полное обещаний и надежд, где каждый из нас может стать частью чего-то великого. Перед нами стоит задача не просто учить или учиться, но и вдохновлять, не просто следовать, но и вести. Вместе мы можем построить будущее, о котором мечтаем, используя каждый шанс, каждый проект, каждую идею, чтобы сделать наш мир лучше, ярче и умнее.

Социотехническое управление Виртуальной Компьютерной Лабораторией: объединение централизованного подхода, самоорганизации и цифровой прозрачности

Социотехническое управление Виртуальной Компьютерной Лабораторией – это подход к управлению, который ориентируется на важность оптимального взаимодействия между людьми и технологиями для достижения эффективности и благополучия в рабочей среде, поэтому имеет ряд целей и задач, направленных на создание продуктивной, безопасной и доступной среды для обучения, исследований и разработок в области цифровых технологий. От удобства управления зависит продуктивность обучения и исследований.

В первую очередь следует обеспечить надежность Виртуальной Компьютерной Лаборатории и гарантировать доступ к лабораторным ресурсам для всех авторизованных пользователей независимо от их географического расположения и времени суток, а также защитить Виртуальную Компьютерную Лабораторию и пользовательские данные от несанкционированного доступа, полной или частичной потери и других угроз кибербезопасности.

Для поддержания продуктивной деятельности необходимо своевременно, по требованию, осуществлять масштабирование ресурсов лаборатории в соответствии с изменяющимися потребностями пользователей и проектов. Оптимизация использования вычислительных мощностей, хранилищ данных и программного обеспечения также важна, поскольку помогает повысить производительность работы Виртуальной Компьютерной Лаборатории, что является одним из главных компонентов фундамента для создания комфортной образовательной среды, способствующей инновациям, научным исследованиям и разработке новых технологий.

Управление Виртуальной Компьютерной Лабораторией, как технической системой, охватывает развертывание серверов; установку и настройку системного программного обеспечения; системное администрирование; диагностику, устранение неполадок, техническое обслуживание; контроль развертывания и использования виртуальных машин и контейнеров; управление ресурсами (процессоры, оперативная память, дисковое пространство, сети) включая высокую доступность (High Availability, HA), устойчивость к отказам (Fault Tolerance, FT), динамическое распределение ресурсов (DRS, vMotion), планирование емкости и аудит, масштабирование инфраструктуры; управление вспомогательными вычислительными устройствами (GPU, DPU, APU, FPGA/HPS, ASIC); мониторинг состояния инфраструктуры и ее производительности; управление версиями и совместимостью; управление обновлениями (установка патчей); управление сетями и сетевым оборудованием; обеспечение сетевой безопасности; управление доступом к ресурсам на основе групповых политик; управление хранилищами данных; защиту данных и соответствие нормативным требованиям; резервное копирование и восстановление; интеграцию новых инструментов и оборудования; управление источниками бесперебойного питания; автоматизацию технологических процессов; управление лицензиями; управление жизненным циклом инфраструктуры; поддержку пользователей; обучение и сертификацию технических специалистов в области управления виртуальной инфраструктурой.

Административное управление Виртуальной Компьютерной Лабораторией, как правило, основывается на сложившихся и устоявшихся традициях управления в образовательном учреждении, однако скорее всего потребуется определенная адаптация этих традиций под специфику инновационной виртуальной среды. Это связано с уникальными возможностями и вызовами, которые представляет собой виртуальное обучение и исследовательская деятельность, требующие комплиментарного объединения централизованной модели управления с идеями плюрализма и самоорганизации.

Объединение централизованного управления и самоорганизации в организационных структурах и процессах представляет собой современный подход к управлению, который направлен на увеличение гибкости, эффективности и адаптивности. Этот подход сочетает в себе преимущества традиционного централизованного управления, такие как четкость решений и структуры, единообразие процессов и контроль, с преимуществами самоорганизации, включая делегирование полномочий, эмпауэрмент, горизонтальное взаимодействие, открытость, инициативность, командную работу и способность быстро адаптироваться к изменениям.

Централизованное управление подразумевает, что ключевые решения и стратегическое планирование осуществляются на верхних уровнях, например, на уровне ректората или учебно-методического совета факультета. Это обеспечивает единообразие действий, координацию усилий и эффективное распределение ресурсов. Такой подход упрощает контроль за выполнением образовательных и исследовательских задач, создавая предпосылки для быстрого реагировать на крупномасштабные вызовы.

Самоорганизация включает в себя делегирование всех возможностей Виртуальной Компьютерной Лаборатории студентам, преподавателям и исследователям в виде полномочий и ответственности, благодаря наделению их системными правами администратора и отсутствию каких-либо ограничений в работе, что способствует росту инициативности, мотивации и удовлетворенности. В условиях самоорганизации все участники Виртуальной Компьютерной Лаборатории получают свободу в выборе методов достижения целей и решения повседневных образовательных задач, что стимулирует инновации и повышает оперативность принятия решений.

Объединение централизованного управления и самоорганизации предполагает создание гибкой и адаптивной структуры управления, в которой стратегические решения принимаются на уровне высшего руководства, а реализация задач и поиск оптимальных решений происходит на уровне студентов и преподавателей, с учетом специфики проблем и текущей ситуации. Такой подход делает учебный процесс более демократичным и открытым, развивает у участников лучшие морально-нравственные качества и создает благоприятные условия для появления инновационных идей и подходов. При этом делегирование ответственности повышает мотивацию и удовлетворенность студентов и преподавателей. Основной задачей централизованного управления является стратегическое планирование, обеспечение эффективного распределения ресурсов и координация действий.

Объединение централизованного управления и самоорганизации требует тщательного балансирования между гибкостью и контролем, что может стать вызовом для многих образовательных учреждений. Тем не менее, успешное применение комплиментарного подхода позволяет создать динамичную, инновационную и эффективно работающую Виртуальную Компьютерную Лабораторию.

Устойчивость работы Виртуальной Компьютерной Лаборатории на основе принципов самоорганизации стала возможна благодаря реализации элементов концепции цифровой прозрачности. Цифровая прозрачность относится к открытости и доступности информации о деятельности каждого участника Виртуальной Компьютерной Лаборатории и самой лаборатории в целом, процессах принятия решений, использовании данных, технологий и программного обеспечения.

Однако нельзя забывать о том, что для внедрения концепции цифровой прозрачности необходимо:

– Предоставление всем заинтересованным лицам полной информации о доступных вычислительных мощностях, программном обеспечении и инструментах Виртуальной Компьютерной Лаборатории.

– Четкое изложение правил и условий использования ресурсов Виртуальной Компьютерной Лаборатории, включая ограничения и ответственность пользователей.

– Разъяснение политики конфиденциальности, в том числе описание того, как собираются, используются и защищаются пользовательские данные.

– Предоставление отчетов о проводимых исследованиях, разработках и образовательных программах, включая результаты и выводы.

– Публикация результатов, доклады на международных конференциях, а также регулярное обновление информации о достижениях, исследовательских проектах и инновационных разработках, проводимых в рамках Виртуальной Компьютерной Лаборатории.

– Обеспечение открытого доступа к научным публикациям, образовательным материалам и инструментам, разработанным в Виртуальной Компьютерной Лаборатории, с соблюдением авторских прав и лицензий.

– Предоставление информации о используемых алгоритмах, методах анализа данных и исследовательских подходах, оборудовании и программном обеспечении.

– Создание механизмов для сбора и учета обратной связи от пользователей с целью улучшения работы Виртуальной Компьютерной Лаборатории и повышения удовлетворенности пользователей.

– Организация доступной и эффективной службы поддержки для помощи пользователям в решении возникающих вопросов и проблем.

– Информирование о лицензионной политике и условиях использования разработок Виртуальной Компьютерной Лаборатории другими организациями и внешними исследователями.

Реализация принципов цифровой прозрачности в Виртуальной Компьютерной Лаборатории требует системного подхода и вовлеченности всех участников. Цифровая прозрачность помогает созданию эффективной и инновационной образовательной и исследовательской среды, повышает доверие и репутацию Виртуальной Компьютерной Лаборатории в академическом и профессиональном сообществе, формирует открытую и доверительную атмосферу, облегчает сотрудничество на международном уровне и повышает эффективность образовательного процесса и научных исследований. Цифровая прозрачность также обеспечивает детальное понимание работы лаборатории, способствует ответственному использованию ресурсов и защите интеллектуальной собственности, а также поддерживает стремление к инновациям и постоянному улучшению, обмену знаниями и опытом.