ПЕДАГОГИЧЕСКОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА ОБУЧАЮЩИХ ПРИЛОЖЕНИЙ ПО ИНФОРМАТИКЕ ДЛЯ УЧАЩИХСЯ СРЕДНЕЙ ШКОЛЫ

PEDAGOGICAL DESIGN AND DEVELOPMENT OF EDUCATIONAL APPLICATIONS IN COMPUTER SCIENCE FOR SECONDARY SCHOOL STUDENTS

Valentin Klimakhovich

master's student, Faculty of Psychology and Pedagogical Education Crimean Engineering and Pedagogical University named after Fevzi Yakubov,

Russia, Simferopol

Ruslan Useinov

master's student, Faculty of Psychology and Pedagogical Education, Crimean Engineering and Pedagogical University named after Fevzi Yakubov,

Russia, Simferopol

Saniye Seydametova

academic supervisor, PhD in Pedagogical Sciences, Assoc. Prof., Crimean Engineering and Pedagogical University named after Fevzi Yakubov,

Russia, Simferopol

АННОТАЦИЯ

Статья посвящена исследованию проблемы педагогически обоснованного проектирования и разработки обучающих приложений по информатике для учащихся средней школы. Рассматриваются теоретико-методологические основы проектирования, включая дидактические принципы, когнитивные и психологические аспекты. Предлагается четырехэтапная модель педагогического проектирования, охватывающая аналитический, концептуальный, конструктивный и рефлексивный этапы. На примере прототипа приложения «Код-Мастер: Путешествие в Python» демонстрируется практическая реализация модели и приводятся результаты его апробации. Обосновывается необходимость междисциплинарного подхода, интегрирующего педагогику, психологию и разработку программного обеспечения для создания эффективных образовательных продуктов.

ABSTRACT

The article is devoted to the study of the problem of pedagogically sound design and development of educational applications in computer science for secondary school students. The theoretical and methodological foundations of design are considered, including didactic principles, cognitive and psychological aspects. A four-stage model of pedagogical design is proposed, covering analytical, conceptual, constructive, and reflective stages. The practical implementation of the model is demonstrated on the example of the prototype application "Code-Master: A Journey into Python" and the results of its approbation are presented. The necessity of an interdisciplinary approach integrating pedagogy, psychology, and software development to create effective educational products is substantiated.

Ключевые слова: педагогическое проектирование, мобильное обучение, обучающие приложения, информатика, средняя школа, геймификация, когнитивная нагрузка, дидактические принципы.

Keywords: pedagogical design, mobile learning, educational applications, computer science, secondary school, gamification, cognitive load, didactic principles.

Постановка проблемы. В условиях тотальной цифровизации общества и экономики, закрепленной в национальном проекте «Цифровая экономика Российской Федерации», формирование цифровой грамотности и алгоритмического мышления у подрастающего поколения становится стратегической задачей системы образования. Современные школьники, являясь «цифровыми аборигенами», органично существуют в среде мобильных технологий. По данным Mediascope за 2023 год, более 95% российских подростков в возрасте 12–17 лет являются активными пользователями смартфонов, проводя в них в среднем от 3 до 5 часов ежедневно. Этот факт открывает колоссальные возможности для интеграции мобильных обучающих приложений в образовательный процесс.

Однако стихийное внедрение цифровых инструментов зачастую опережает их педагогическое осмысление. Рынок образовательных приложений (EdTech), демонстрирующий ежегодный рост на 15-20%, переполнен продуктами, созданными преимущественно IT-специалистами. Их фокус направлен на технологическую реализацию, дизайн и монетизацию, в то время как педагогическая составляющая — дидактические цели, возрастные особенности когнитивного развития, методическая целесообразность — остается на втором плане. Возникает острое противоречие: с одной стороны, существует высокий дидактический потенциал мобильных приложений как инструмента персонализированного, интерактивного и доступного обучения; с другой стороны, наблюдается дефицит научно обоснованных моделей их педагогического проектирования. Данная статья посвящена разработке и обоснованию такого подхода к созданию обучающих приложений по информатике, который позволит максимально эффективно использовать возможности мобильных технологий для формирования ключевых компетенций XXI века.

Анализ последних исследований и публикаций. Проблема использования информационных технологий в образовании широко освещается в работах отечественных и зарубежных исследователей. Фундаментальные основы информатизации образования и теории педагогических технологий заложены в трудах В. П. Беспалько, М. В. Кларина, Г. К. Селевко [2, 4, 6]. И. В. Роберт в своих работах акцентирует внимание на дидактических проблемах и перспективах использования современных ИКТ [5].

Вопросы непосредственно педагогического проектирования электронных образовательных ресурсов (ЭОР) рассматриваются в работах Г.А. Федоровой, С.М. Сейдаметовой, которые подчеркивают важность системного подхода к созданию ЭОР, основанного на педагогических целях [7, 8]. Однако большинство этих работ было создано до эпохи массового распространения мобильных приложений и не учитывает специфику данного формата: особенности пользовательского взаимодействия (touch-интерфейс), контекст использования (короткие сессии, «на ходу»), а также психологические особенности восприятия информации с малого экрана.

Зарубежные исследования активно развивают теорию когнитивной нагрузки (Cognitive Load Theory) Дж. Свеллера применительно к мультимедийному обучению [9]. Согласно этой теории, неэффективный дизайн интерфейса или неудачная подача материала создают избыточную внешнюю когнитивную нагрузку, которая мешает процессу обучения. Также большое внимание уделяется мотивационной составляющей, в частности, механизмам геймификации, которые, по мнению ряда авторов (К. Вербах, Д. Хантер), способны значительно повысить вовлеченность учащихся [10].

Целью статьи является разработка и научное обоснование комплексной модели педагогического проектирования мобильных обучающих приложений по информатике для учащихся средней школы, обеспечивающей их дидактическую эффективность и мотивационную привлекательность. Данная модель должна интегрировать принципы классической дидактики, положения когнитивной психологии и современные подходы к разработке пользовательских интерфейсов, позволяя создавать образовательные продукты, которые не только передают знания, но и формируют устойчивый интерес к предмету и развивают алгоритмическое мышление.

Изложение основного материала

Для достижения поставленной цели нами была разработана четырехэтапная модель педагогического проектирования, которая позволяет систематизировать процесс создания приложения и обеспечить его педагогическую целесообразность на каждом шаге.

Таблица 1.

Этапы модели педагогического проектирования обучающего приложения

Рассмотрим содержание каждого этапа более подробно.

На первом, аналитико-прогностическом, этапе ключевой задачей является не просто определение темы, а глубокий анализ целевой аудитории. Для учащихся средней школы (12-15 лет) характерны: клиповое мышление, потребность в быстрой обратной связи, высокая социальная мотивация и стремление к соревновательности. Это диктует необходимость дробления учебного материала на микромодули (микрообучение), использование интерактивных элементов и внедрение социальных игровых механик [3].

На втором, концептуально-проектном, этапе происходит выбор педагогического сценария. Вместо пассивной модели «интерактивного учебника» предпочтение следует отдавать активным сценариям:

• Тренажер: для отработки конкретных навыков (например, написание кода по шаблону, работа с двоичной системой счисления).
• Симулятор/виртуальная лаборатория: для визуализации абстрактных процессов (например, симуляция работы компьютерной сети, пошаговая визуализация алгоритма сортировки).
• Образовательный квест: для комплексного погружения в тему, где учебные задачи встроены в единый сюжет. Этот сценарий наиболее эффективен для поддержания долгосрочной мотивации. Здесь же разрабатывается концепция геймификации, которая должна быть не просто набором баллов и значков (внешняя мотивация), а затрагивать внутреннюю мотивацию через предоставление автономии (выбор пути прохождения), стремление к мастерству (постепенное усложнение задач) и наличие цели (сюжет, спасение мира и т.д.) [10].

Третий, конструктивно-технологический, этап требует тесного взаимодействия педагога и разработчика. Педагог отвечает за качество контента и его методическую корректность. Разработчик (UI/UX-дизайнер) — за минимизацию внешней когнитивной нагрузки. Например, сложные синтаксические конструкции языка программирования на начальном этапе могут быть представлены в виде визуальных блоков (как в Scratch), а интерактивная консоль для ввода кода должна содержать автодополнение и подсветку синтаксиса.

Четвертый, рефлексивно-корректирующий, этап является циклическим. Первичная апробация (юзабилити-тестирование) проводится на малой группе для выявления проблем с интерфейсом. Затем следует полноценная педагогическая апробация в учебном процессе. Важно собирать не только субъективные данные (анкеты, отзывы), но и объективные (анализ логов): на каких заданиях ученики «застревают», какие темы пропускают, сколько времени тратят на урок. Этот анализ позволяет итерационно улучшать приложение.

Пример реализации: приложение «Код-Мастер: Путешествие в Python»

Для апробации предложенной модели был разработан прототип приложения для учащихся 8-9 классов.

• Педагогический сценарий: образовательный квест с сюжетом о путешествии по цифровой вселенной.
• Структура: Вселенная разделена на «галактики» (большие темы: «Основы синтаксиса», «Структуры данных»). Каждая галактика состоит из «планет» (уроки: «Переменные», «Циклы», «Списки»). Посадка на планету — это микроурок (2-3 минуты теории), а исследование планеты — серия интерактивных заданий.
• Интерактивность: задания включали не только тесты, но и задачи на написание кода во встроенной песочнице с немедленной проверкой, задачи на перетаскивание блоков кода для составления алгоритма, интерактивные симуляции для визуализации работы списков и словарей.
• Геймификация: за прохождение уроков ученик получал «энергетические кристаллы» (очки) и открывал новые планеты. За решение сложных задач — «артефакты» (достижения). Был реализован рейтинг «Лучших исследователей» внутри класса.

Апробация проводилась на базе школы №13 г. Симферополь в течение одного триместра. В эксперименте участвовали две параллели 8-х классов (62 человека в экспериментальной группе (ЭГ), 60 в контрольной (КГ)). ЭГ использовала приложение для самостоятельной работы и в качестве элемента «перевернутого класса». КГ занималась по традиционной программе.

Итоговая диагностическая работа показала, что средний балл в ЭГ оказался на 21% выше, чем в КГ. Анкетирование по методике Ч.Д. Спилбергера и Ю.Л. Ханина выявило снижение уровня ситуативной тревожности перед выполнением практических заданий по программированию в ЭГ на 35%. Это подтверждает, что хорошо спроектированное приложение не только повышает успеваемость, но и снимает психологические барьеры.

Выводы

Изучение и практическая апробация подтвердили, что эффективность обучающего приложения по информатике определяется не технологической сложностью, а глубиной и качеством его педагогического проектирования. Простое «оцифровывание» учебника и перенос его в мобильный формат не дает значимого образовательного эффекта. Успех достигается через системный междисциплинарный подход, где педагогические цели определяют технологические решения, а не наоборот.

Предложенная четырехэтапная модель (аналитико-прогностический, концептуально-проектный, конструктивно-технологический, рефлексивно-корректирующий) является универсальным инструментом, позволяющим создавать дидактически выверенные и мотивационно привлекательные мобильные приложения. Она позволяет перейти от интуитивной разработки к научно обоснованному проектированию образовательных продуктов. Дальнейшие перспективы исследования лежат в области интеграции в подобные приложения адаптивных алгоритмов на основе искусственного интеллекта, способных выстраивать индивидуальную образовательную траекторию для каждого ученика в режиме реального времени.

Список литературы:

1. Абдуразаков М.М., Ниматулаев М.М. Мобильные технологии как фактор повышения эффективности самостоятельной работы студентов // Информатика и образование. – 2017. – № 7 (286). – С. 48–51.
2. Беспалько, В. П. Педагогика и прогрессивные технологии обучения. – М.: Изд-во Ин-та проф. образования МО России, 1995. – 336 с.
3. Логинова Л.Г. Сущность результата дополнительного образования детей // Образование: исследовано в мире: междунар. науч. пед. интернет-журн. 21.10.03. URL: http://www.oim.ru/reader.asp?nomer=366 (дата обращения: 11.05.2023).
4. Кларин, М. В. Педагогическая технология в учебном процессе. (Анализ зарубежного опыта). – М.: Знание, 1989. – 80 с.
5. Роберт И.В. Теория и методика информатизации образования (психолого-педагогический и технологический аспекты). – М.: ИИО РАО, 2014. – 364 с.
6. Селевко Г.К. Современные образовательные технологии: Учебное пособие. – М.: Народное образование, 1998. – 256 с.
7. Сейдаметова С.М. Основы педагогического проектирования электронных средств обучения. – Симферополь: ДИАЙПИ, 2011. – 272 с.
8. Федорова Г.А. Педагогическое проектирование электронных образовательных ресурсов // Вестник ТГПУ. – 2012. – № 1 (116). – С. 151–154.
9. Sweller, J., van Merriënboer, J. J. G., & Paas, F. (2019). Cognitive Architecture and Instructional Design: 20 Years Later. Educational Psychology Review, 31(2), 261–292.
10. Werbach, K., Hunter, D. For the Win: How Game Thinking Can Revolutionize Your Business. – Philadelphia: Wharton Digital Press, 2012. – 144 p.