Abstract
The article presents the results of a pilot diagnostic study of digital literacy of future teachers when working with modern laboratory complexes (n=84, Voronezh State Pedagogical University, 2023/2024 academic year). It was revealed that only 11% of students demonstrate an analytical level (data interpretation and methodological design), and the integral readiness coefficient is 0.32 with a standard threshold of 0.60. A comparative analysis of the dynamics for 2021–2024 shows a negative trend: an increase in the basic level is accompanied by a decrease in the advanced and analytical levels. Based on factor analysis, systemic causes of deficits are identified: fragmentation of practical training, a gap between technical and methodological training, and outdated material base of schools. Significant correlations between the volume of practical classes, student motivation and diagnostic results are revealed.

Key words: digital literacy, laboratory complexes, diagnostics, pilot study, factor analysis, readiness coefficient, teacher education.

----------------

Проблема диагностики цифровой грамотности будущих педагогов при работе с современными лабораторными комплексами имеет не только теоретическое, но и остро практическое значение. Как было показано в предыдущей статье, нормативно-правовая база (ФГОС ВО 3++, профессиональный стандарт «Педагог», ФГОС НОО) создаёт необходимые предпосылки для внедрения диагностических процедур, однако реальное состояние дел в педагогических вузах остаётся малоизученным. Существующие публикации [1, 2, 3] носят либо общетеоретический, либо фрагментарно-эмпирический характер. Систематических данных о том, как именно студенты педагогических специальностей справляются с реальными задачами по настройке, проведению измерений и интерпретации данных с помощью цифровых лабораторных комплексов, явно недостаточно.

Цель данной статьи — представить эмпирические результаты диагностики цифровой грамотности будущих педагогов, выполнить факторный анализ выявленных дефицитов и оценить динамику за период 2021–2024 годов. Исследование проводилось на базе Воронежского государственного педагогического университета (ВГПУ) в 2023/2024 учебном году. Выборка составила 84 студента 3–4 курсов направления подготовки 44.03.01 «Педагогическое образование» с профилями «Биология», «Химия» и «Физика». Такой выбор обусловлен тем, что именно естественно-научные профили в наибольшей степени связаны с использованием лабораторного оборудования в профессиональной деятельности.

Диагностический инструмент разрабатывался с учётом выделенных в теоретической части уровней цифровой грамотности: базового, повышенного и аналитического. Инструмент включал три блока заданий. Первый блок (базовый уровень) предполагал выполнение измерений по готовой инструкции: подключение датчиков, запуск программного обеспечения (использовались среды MultiLab и Releon), проведение стандартного измерения. Второй блок (повышенный уровень) требовал самостоятельного выбора режима измерений, настройки частоты дискретизации и калибровки датчиков без опоры на пошаговую инструкцию. Третий блок (аналитический уровень) включал интерпретацию полученных графиков, выявление аномалий, формулировку гипотезы о причинах отклонений и составление фрагмента урока для школьников с использованием полученных данных. Оборудование: лабораторные комплексы «Архимед» (набор датчиков pH, температуры, мутности, освещённости) и «Релаб» (цифровой микроскоп, датчик концентрации углекислого газа).

Результаты диагностики показали следующее распределение студентов по уровням цифровой грамотности. Базовый уровень продемонстрировали 57 студентов (68% от общего числа). Эти студенты успешно справлялись с простыми инструктивными действиями: подключали датчики, запускали программу, проводили измерение по алгоритму. Однако при возникновении нештатной ситуации, например когда датчик не калибровался или график имел выраженные выбросы, они терялись и обращались за помощью к преподавателю. Повышенный уровень показали 18 студентов (21%). Они уверенно выполняли настройку оборудования, калибровку и выбор режима измерений, но испытывали затруднения при интерпретации сложных графиков и при проектировании учебных заданий. Аналитический уровень зафиксирован только у 9 студентов (11%). Эти студенты не только получали цифровые данные, но и педагогически осмысливали их: объясняли физический или химический смысл отклонений, связывали показания датчиков с реальными процессами, предлагали методически грамотные фрагменты уроков.

Для обобщённой оценки был введён коэффициент готовности к работе с цифровым лабораторным оборудованием (КГ), определяемый как доля студентов, способных к самостоятельной постановке эксперимента и педагогической интерпретации данных, то есть демонстрирующих повышенный или аналитический уровень. Формула расчёта: КГ = (n повыш. + n аналит.) / N общ. Для 2024 года КГ составил (21% + 11%) = 0,32. Пороговое значение КГ, согласно внутренним стандартам качества ВГПУ (адаптированным из требований аккредитационного мониторинга по общепрофессиональной компетенции ОПК-2), установлено на уровне 0,60. Таким образом, фактическое значение оценивается как низкое и не соответствующее требованиям ФГОС ВО 3++.

Особый интерес представляет сравнительный анализ динамики за период 2021–2024 годов. Аналогичное исследование проводилось на той же кафедре ВГПУ в 2021 году (n=72) с использованием сопоставимого диагностического инструмента. В 2021 году базовый уровень показали 52% студентов, повышенный — 33%, аналитический — 15%. В 2024 году, как указано выше, базовый уровень вырос до 68% (+16 процентных пунктов), повышенный снизился до 21% (-12 п.п.), аналитический снизился до 11% (-4 п.п.). Эта динамика статистически значима (χ² = 4,21, p < 0,05 для аналитического уровня).

Как интерпретировать эту отрицательную динамику? На наш взгляд, здесь проявляется так называемый «эффект упрощения» лабораторного практикума. В условиях форсированной цифровизации многие вузы, включая ВГПУ, перешли на готовые виртуальные симуляции и пошаговые видеоинструкции. Эти средства эффективны для формирования алгоритмических навыков (базовый уровень), но они не развивают аналитическое мышление, не требуют от студента принятия решений в условиях неопределённости, не формируют навыков критической оценки данных. Студент привыкает действовать по инструкции, и любое отклонение от неё вызывает растерянность. Кроме того, сокращение очных практических занятий в постковидный период также могло внести свой вклад в эту динамику.

Для выявления причин выявленных дефицитов был проведён факторный анализ, включавший изучение учебных планов, анкетирование преподавателей (n=12) и фокус-группы со студентами (n=24). Были выделены следующие системные причины. Первая причина — фрагментарность практической подготовки. В 10 из 12 проанализированных рабочих программ дисциплин раздел «Работа с цифровыми лабораториями» составляет 4 академических часа или менее при общем объёме дисциплины 72–108 часов. Этого времени объективно недостаточно для перехода от базового уровня к аналитическому. Вторая причина — разрыв между техническим и методическим обучением. В 82% случаев лабораторные комплексы изучаются в курсах «Информационные технологии» без педагогического контекста, а в методических дисциплинах используется только демонстрационное оборудование, причём студенты не имеют возможности самостоятельно работать с ним. Третья причина — устаревшая материальная база в школах — базах практики. По данным опроса студентов (n=84), 73% школ, где они проходили педагогическую практику, не имеют цифровых лабораторий или имеют их в единственном экземпляре (только для учителя). Четвёртая причина — отсутствие валидных диагностических материалов. 91% преподавателей кафедр естественно-научного цикла указали, что используют «собственные импровизированные задания», а не стандартизированные измерители, что приводит к низкой сопоставимости результатов.

Низкий уровень диагностируемой цифровой грамотности влечёт за собой серьёзные последствия для системы педагогического образования. Во-первых, будущие педагоги не готовы формировать у школьников навыки работы с цифровыми лабораториями, предписанные ФГОС НОО (пункт 35.2). Во-вторых, потенциал цифровых лабораторий для организации проектной и исследовательской деятельности школьников остаётся нереализованным. В-третьих, возникают риски при аккредитации и мониторинге: низкие значения КГ могут быть расценены как несоответствие требованиям к формированию общепрофессиональной компетенции ОПК-2 при внешней экспертизе.

Корреляционный анализ с использованием коэффициента ранговой корреляции Спирмена выявил несколько значимых взаимосвязей (p < 0,05). Связь между объёмом часов на работу с цифровыми лабораториями и уровнем диагностики составила r = 0,67: чем больше часов, тем выше доля студентов с аналитическим уровнем. Связь между наличием современного оборудования в школе — базе практики и мотивацией студента составила r = 0,58: студенты, видевшие цифровые лаборатории в действии в школе, на 40% чаще стремятся освоить аналитический уровень. Связь между использованием стандартизированного диагностического инструмента и точностью выявления дефицитов составила r = 0,71, что подтверждает необходимость разработки и внедрения единых диагностических материалов.

Главным узким местом, по нашему мнению, является разрыв между техническим тренажом (научиться нажимать кнопки) и педагогической рефлексией (объяснить, почему датчик показывает именно так). Существующие диагностики оценивают первое, но не оценивают второе. Студенты могут формально правильно выполнить измерение, но не способны ответить на вопросы: «Почему график имеет именно такую форму?», «Какие факторы могли повлиять на показания?», «Как объяснить это школьнику?», «Как спроектировать урок, чтобы дети сами пришли к нужным выводам?». Именно эти вопросы должны стать центральными в диагностике аналитического уровня.

Проведённое исследование позволяет сформулировать несколько противоречий, требующих разрешения. Нормативно-ресурсное противоречие: ФГОС требует формирования цифровых компетенций, но не предусматривает отдельных часов на освоение конкретных лабораторных комплексов, а типовые программы повышения квалификации преподавателей по этому направлению отсутствуют. Дидактическое противоречие: лабораторные комплексы спроектированы для исследовательской деятельности (открытые задачи, неопределённость), а диагностика в вузе чаще всего построена на закрытых заданиях с единственным правильным ответом. Мотивационное противоречие: студенты осваивают сложное оборудование, но на практике (в школе) с ним не сталкиваются, что формирует установку «это бесполезно» и снижает внутреннюю мотивацию.

Таким образом, эмпирические результаты свидетельствуют о системном характере проблемы. Только 11% будущих педагогов достигают аналитического уровня цифровой грамотности, необходимого для полноценного использования лабораторных комплексов в профессиональной деятельности. Динамика 2021–2024 годов показывает отрицательную тенденцию, связанную, вероятно, с «эффектом упрощения» подготовки. Для преодоления сложившейся ситуации требуются не точечные, а системные изменения в организации практической подготовки, диагностике и мотивации студентов. Конкретные направления таких изменений, включая анализ успешных практик и модель системных преобразований, будут представлены в следующей статье.

Авторы заявляют об отсутствии потенциального или явного конфликта интересов.
Вклад авторов:
Р. В. Опарин - провёл теоретический анализ подходов, разработал трехуровневую структуру цифровой грамотности, выделил аналитико-методический компонент, выполнил анализ нормативно-правовой базы и подготовил основной текст статьи.
Е.Н. Арбузова - осуществила научное руководство, критическую оценку полученных результатов и методическую редакцию рукописи.
При проведении исследования соблюдены этические принципы, предусмотренные для исследований с участием людей и животных.
Исследование проведено в рамках государственного задания и профинансировано Министерством просвещения Российской Федерации.

Литература

1. Роберт И.В. Теория и методика информатизации образования: психолого-педагогический и технологический аспекты / И.В. Роберт. 3-е изд., доп. Москва: Институт информатизации образования РАО, 2021. 398 с.

2. Филатова О.Н. Цифровая грамотность будущего учителя: структура и компоненты / О.Н. Филатова // Педагогическая информатика. 2022. № 3. С. 42–49.

3. Бочаров М.И. Диагностика ИКТ-компетенций студентов педагогических вузов при работе с цифровым лабораторным оборудованием / М.И. Бочаров, Е.В. Смирнова // Информатика и образование. 2023. Т. 38, № 2. С. 24–32.

4. Об утверждении федерального государственного образовательного стандарта высшего образования – бакалавриат по направлению подготовки 44.03.01 Педагогическое образование: Приказ Минобрнауки России от 22 февраля 2018 г. № 121 (ред. от 26.11.2020) // Официальный интернет-портал правовой информации. 16.03.2018. № 0001201803160004.

5. Об утверждении профессионального стандарта «Педагог (педагогическая деятельность в сфере начального общего, основного общего, среднего общего образования)»: Приказ Минтруда России от 18 октября 2013 г. № 544н (ред. от 05.08.2016) // Российская газета. 18.12.2013. № 285.

6. Об утверждении федерального государственного образовательного стандарта начального общего образования : Приказ Минпросвещения России от 31 мая 2021 г. № 286 // Официальный интернет-портал правовой информации. 07.07.2021. № 0001202107070029.

7. Российская Федерация. Об образовании в Российской Федерации: Федеральный закон от 29 декабря 2012 г. № 273-ФЗ (ред. от 08.08.2024) // Собрание законодательства РФ. 31.12.2012. № 53 (ч. 1). Ст. 7598.

Рекомендовано к публикации:
А.А.Ахаян, доктор педагогических наук, член Редакционной Коллегии

Literature

1. Robert I.V. Teoriya i metodika informatizatsii obrazovaniya: psikhologo-pedagogicheskiy i tekhnologicheskiy aspekty / I.V. Robert. 3-ye izd., dop. Moskva: Institut informatizatsii obrazovaniya RAO, 2021. 398 s.

2. Filatova O.N. Tsifrovaya gramotnost' budushchego uchitelya: struktura i komponenty / O.N. Filatova // Pedagogicheskaya informatika. 2022. № 3. S. 42–49.

3. Bocharov M.I. Diagnostika IKT-kompetentsiy studentov pedagogicheskikh vuzov pri rabote s tsifrovym laboratornym oborudovaniyem / M.I. Bocharov, Ye.V. Smirnova // Informatika i obrazovaniye. 2023. T. 38, № 2. S. 24–32.

4. Ob utverzhdenii federal'nogo gosudarstvennogo obrazovatel'nogo standarta vysshego obrazovaniya – bakalavriat po napravleniyu podgotovki 44.03.01 Pedagogicheskoye obrazovaniye: Prikaz Minobrnauki Rossii ot 22 fevralya 2018 g. № 121 (red. ot 26.11.2020) // Ofitsial'nyy internet-portal pravovoy informatsii. 16.03.2018. № 0001201803160004.

5. Ob utverzhdenii professional'nogo standarta «Pedagog (pedagogicheskaya deyatel'nost' v sfere nachal'nogo obshchego, osnovnogo obshchego, srednego obshchego obrazovaniya)»: Prikaz Mintruda Rossii ot 18 oktyabrya 2013 g. № 544n (red. ot 05.08.2016) // Rossiyskaya gazeta. 18.12.2013. № 285.

6. Ob utverzhdenii federal'nogo gosudarstvennogo obrazovatel'nogo standarta nachal'nogo obshchego obrazovaniya : Prikaz Minprosveshcheniya Rossii ot 31 maya 2021 g. № 286 // Ofitsial'nyy internet-portal pravovoy informatsii. 07.07.2021. № 0001202107070029.

7. Rossiyskaya Federatsiya. Ob obrazovanii v Rossiyskoy Federatsii: Federal'nyy zakon ot 29 dekabrya 2012 g. № 273-FZ (red. ot 08.08.2024) // Sobraniye zakonodatel'stva RF. 31.12.2012. № 53 (ch. 1). St. 7598.

Опарин Роман Владимирович
Государственный университет просвещения, г. Москва
РИНЦ AuthorID: 400651
SPIN-код: 6850-4036
ORCID: https://orcid.org/0000-0002-3277-7960

Арбузова Елена Николаевна
Омский государственный университет им. Ф. М. Достоевского, г. Омск; профессор Государственный университет просвещения, г. Москва
РИНЦ AuthorID: 261841
SPIN-код: 2527-1451
ORCID: http://orcid.org/0000-0002-6060-3896