Методологічні засади формування хмаро орієнтованих систем відкритої науки у закладах вищої педагогічної освіти

Размещено на http://www.allbest.ru/

Інститут цифровізації освіти НАПН України,

Криворізький державний педагогічний університет

Методологічні засади формування хмаро орієнтованих систем відкритої науки у закладах вищої педагогічної освіти

Мар'єнко Майя Володимирівна кандидат педагогічних наук, старша наукова співробітниця відділу хмаро орієнтованих систем інформатизації освіти

Шишкіна Марія Павлівна доктор педагогічних наук, старша наукова співробітниця, завідувачка відділу хмаро орієнтованих систем інформатизації освіти

Коновал Олександр Андрійович доктор педагогічних наук, професор, професор кафедри фізики та методики її навчання

м. Київ, Кривий Ріг Україна



Анотація

У роботі досліджено питання обґрунтування і розроблення методології використання хмаро орієнтованих систем відкритої науки в закладах педагогічної освіти як одного з перспективних напрямів підвищення якості освітньо-наукового процесу, модернізації освітньо-наукового середовища, використання засобів і сервісів хмарних обчислень. Підкреслюється, що впровадження хмарних обчислень є актуальною тенденцією розвитку сучасних педагогічних систем ІКТ. Окреслено концептуальний та термінологічний апарат дослідження хмаро орієнтованих систем відкритої науки, зокрема окреслено шляхи запровадження в науковий обіг та освітньо-науковий процес таких понять, як-от: відкрита наука, відкриті дані, SMART-дані, FAIR-дані та інших. Уточнено загальні принципи формування хмаро орієнтованих систем відкритої науки в закладах освіти, які класифіковано як принципи відкритої науки та загальні з дотриманням яких відбувається формування хмаро орієнтованих систем. Визначено критерії і показники вимірювання компетентностей відкритої науки. З'ясовано, що компетентності відкритої науки доцільно формувати під час професійного розвитку вчителів. Визначено форми, методи і засоби використання вчителями хмаро орієнтованих систем відкритої науки та їх компонентів у своїй навчальній і професійній діяльності. Основна ідея полягає в гіпотезі, що проєктування та розвиток освітньо-наукового середовища завдяки запропонованому підходу сприятиме вільному доступу до електронних освітніх джерел учасників освітнього процесу та більш ефективному використанню ними ІКТ, а також підвищенню їх компетентностей з відкритої науки. Наведено результати педагогічного експерименту, що підтверджують підвищення рівня компетентностей відкритої науки завдяки використанню хмаро орієнтованої методичної системи підготовки вчителів з предметів природничо-математичного циклу. Обґрунтовано рекомендації щодо запровадження систем відкритої науки в освітній процес. Виконано аналіз та оцінку перспектив розвитку досліджень хмаро орієнтованих систем відкритої науки в закладах освіти. педагогічний освіта освітній науковий

Ключові слова: хмарні обчислення; хмарне навчальне середовище; хмарні сервіси; відкрита наука; відкриті дані; відкритість доступу; гнучкість навчального процесу.



Abstract

METHODOLOGICAL PRINCIPLES OF FORMATION OF CLOUD-ORIENTED SYSTEMS OF OPEN SCIENCE IN INSTITUTIONS OF HIGHER PEDAGOGICAL

EDUCATION

Maiia V. Marienko

PhD of Pedagogical Sciences,

Senior Researcher at the Departmant of Cloud-Oriented Systems of Education Informatization Institute for Digitalisation of Education of the NAES of Ukraine, Kyiv, Ukraine

Mariya P. Shyshkina

Doctor of Pedagogical Sciences, Senior Researcher,

Head of the Departmant of Cloud-Oriented Systems of Education Informatization Institute for Digitalisation of Education of the NAES of Ukraine, Kyiv, Ukraine

Oleksandr A. Konoval

Doctor of Pedagogical Sciences, Professor

Professor at the Department of Physics and Methods of its Teaching Kryvyi Rih State Pedagogical University, Kryvyi Rih, Ukraine

The paper investigates the substantiation and development of methodology for using cloud-based open science systems in pedagogical education institutions as one of the promising areas for improving the quality of educational and scientific process, modernization of educational and scientific environment, use of cloud computing tools and services. It is emphasized that the introduction of cloud computing is a current trend in the development of modern pedagogical systems of ICT. The conceptual and terminological apparatus of research of cloud-oriented systems of open science is outlined, in particular, the ways of introduction into scientific circulation and educational-scientific process of such concepts as open science, open data, SMART -data, FAIR- data and others are outlined. The general principles of formation of cloud-oriented systems of open science in educational institutions are clarified, which are classified as principles of open science and general principles that are put forward to the formation of cloud-oriented systems. Criteria and indicators for measuring the competencies of open science are determined. It was found that the competencies of open science should be formed in the process of professional development of teachers. The forms, methods and means of professional development of teachers to use cloud- oriented systems of open science and their components in their educational and professional activities are determined. The main idea is the hypothesis that the design and development of educational and scientific environment through the proposed approach will lead to better access to electronic educational resources and increase the efficiency of ICT, as well as increase competencies in open science participants in the educational process. The results of the pedagogical experiment are given, which confirm the increase of the level of competences of open science due to the use of cloud-oriented methodical system of teacher training in natural and mathematical subjects. Recommendations for the introduction of open science systems in the educational process are substantiated. The analysis and estimation of prospects of development of researches of cloud- oriented systems of open science in educational institutions is carried out.

Keywords: cloud computing; cloud-based learning environment; cloud services; open science; open data; open access; flexibility of the educational process.



Вступ

Технології хмарних обчислень постають провідним інструментом цифровізації науки і освіти, відкритої науки (Open Science) у контексті розбудови Європейського дослідницького простору (European Reasearch Area, ERA), реалізації проєкту Європейська хмара відкритої науки (European Open Science Cloud) та інших міжнародних документів та ініціатив, зокрема Дорожньої карти інтеграції України до Європейського дослідницького простору (2018 р.).

З огляду на інтенсивний розвиток і впровадження хмаро орієнтованих систем відкритої науки в повсякденну освітню практику в галузі педагогічних наук постає низка фундаментальних та прикладних наукових завдань, пов'язаних із дослідженням проблем методології проєктування та застосування цих систем. Розв'язання цих проблем передбачає, у першу чергу, підготовку та професійний розвиток відповідних педагогічних кадрів у закладах вищої педагогічної освіти та закладах післядипломної педагогічної освіти.

Принципи відкритої науки стають останнім часом провідними при проєктуванні освітньо-наукових систем, що узгоджується з міжнародною тенденцією і рядом міжнародних документів [1, 2, 3], спрямованих зокрема на те, щоб ефективно подолати розрив між науковими дослідженнями і освітньою практикою. В основі розуміння відкритої науки закладено концепцію того, що дослідження має бути відтворюваним і прозорим, крім того, воно має довгострокову цінність завдяки можливості ефективного зберігання, опрацювання та спільного використання даних. Використання принципів відкритої науки може бути корисним для навчання та професійного розвитку вчителів через безпосереднє їх залучення до процесів формування і використання хмаро орієнтованих систем відкритої науки у закладах освіти. Ефективне сприйняття принципів відкритої науки через управління даними, відтворювані дослідження та залучення зацікавлених сторін до використання мультимедійних додатків може покращити процес професійного розвитку вчителів. Однак існують технічні, соціокультурні та інституційні проблеми сприйняття відкритої науки, зокрема практичні підходи для відображення відповідних змістових компонентів у програмах підготовки та курсів підвищення кваліфікації вчителів. Тому хмаро орієнтовані сервіси відкритої науки ще не набули широкого використання в професійному розвитку вчителів.

Участь учителів та учнів у наукових дослідженнях є важливим елементом у встановленні більш тісних взаємозв'язків між наукою та педагогічною практикою. Тому важливим є впровадження відкритої науки, що може сприяти інноваціям у роботі з урахуванням потреб педагогів, взаємному навчанню та розвивати наукову культуру в усьому суспільстві в цілому. Зокрема впровадження хмаро орієнтованих систем відкритої науки у навчання і професійний розвиток учителів призведе до підвищення рівня організації дистанційного та змішаного навчання в закладах загальної середньої освіти (ЗЗСО).



Постановка проблеми

Дослідження спрямоване на розвиток методологічних засад проєктування хмаро орієнтованих систем відкритої освіти у навчання і професійний розвиток учителів з метою поліпшення методологічного, науково - методичного, організаційного забезпечення використання найсучасніших ІКТ у навчанні і наукових дослідженнях, підвищення рівня інформаційно-комунікаційної компетентності педагогічних кадрів.

Необхідність виконання дослідження обумовлена тим, що однією з основних умов поліпшення якості перепідготовки та підвищення кваліфікації вчителів, підвищення рівня їх професійної компетентності, використання інноваційних педагогічних технологій у навчанні і наукових дослідженнях є запровадження хмаро орієнтованих систем відкритої науки в освітній процес. Згідно з Законом України про загальну середню освіту здобуття загальної середньої освіти забезпечують не лише початкові школи, гімназії, ліцеї, а й наукові ліцеї. З огляду на це існує необхідність фундаментальних досліджень проблем проєктування і використання хмаро орієнтованих систем відкритої науки під час перепідготовки та підвищення кваліфікації вчителів.

Наукові та методологічні передумови формування та розвитку хмаро орієнтованого освітньо-наукового середовища потребують подальших досліджень у контексті пріоритетів відкритої науки, визначених у межах формування ERA. Концептуальні та термінологічні засади дослідження хмаро орієнтованого середовища розробляються і вдосконалюються постійно з огляду на появу нових систем і сервісів відкритої науки. Отже, головні методологічні принципи проєктування та розвитку середовища в цьому контексті слід визначити і враховувати, щоб забезпечити його більш широке застосування та впровадження. Зокрема було виокремлено принципи відкритої освіти, специфічні принципи, властиві хмаро орієнтованим системам, та принципи відкритої науки, щоб передбачити їх застосування в педагогічних системах закладів вищої освіти. Водночас принципи відкритої науки в аспекті проєктування освітніх хмаро орієнтованих систем потребують подальшого вивчення і впровадження.

Поточні питання охоплюють підходи та моделі для надання доступу до електронних освітніх ресурсів і сервісів в умовах хмаро орієнтованого середовища [4], методологію навчання та досліджень на базі хмарних технологій у межах університетського середовища, дослідження використання науково-освітніх інформаційних мереж та інфраструктур [4], використання різних типів сервісів освітньо - наукового середовища на базі хмарних технологій, таких як навчальні роботи, системи обробки мови, бази даних та інші [5], [6], [7]. Проблема створення корпоративного навчально-наукового середовища університету, що поєднує різні види послуг для підтримки відкритого навчання та науково-дослідницької діяльності та співпраці платформи хмаро орієнтованої системи, досліджена в [7]. У роботі обґрунтовано концептуальні засади проєктування та використання хмаро орієнтованого освітньо - наукового середовища відкритої науки та загалом хмаро орієнтованих систем відкритої науки в закладах освіти.

Процес професійного розвитку вчителів можна покращити за допомогою підходів відкритої науки, використовуючи відтворювані, прозорі та ефективні інструменти, що об'єднають дослідження та управління освітнім процесом. Тому інтеграція відкритої науки в педагогічні системи закладів освіти потрібна зараз як ніколи.

Аналіз останніх досліджень і публікацій

Згідно з останніми дослідженнями [8], [9] проблеми впровадження і використання хмарних технологій у закладах вищої освіти для забезпечення доступу до програмного забезпечення, підтримки спільного навчання і досліджень є досить добре розробленими, але освітня діяльність, обмін досвідом, а також розробка проєктів залишаються особливо складними напрямами. Зараз формування хмаро орієнтованого освітньо-наукового середовища визнано пріоритетом міжнародного науково-освітнього співтовариства [10] та інтенсивно розробляється в різних сферах освіти [9], [5].

Теоретичні результати та практична спрямованість досліджень, проведених в Інституті цифровізації освіти НАПН України, в основному підпорядковані зазначеній освітній парадигмі, яка спрямована на розвиток науково-методологічної основи впровадження принципів відкритої освіти. Зокрема робота В. Ю. Бикова «Моделі організаційних систем відкритої освіти» пропонує моделі інформаційного освітнього середовища. Метою робіт є створення методологічної основи для подальших досліджень у цій галузі, а хмарне середовище - це новий крок у розвитку систем відкритої освіти [11].

Разом з розвитком відкритої освіти та відкритих наукових систем удосконалюються інструменти та технології формування навчально-наукового середовища.

Аналізуючи останні дослідження та публікації можна зробити висновок, що принципи, методи і підходи до формування хмаро орієнтованих систем відкритої науки потребують окремого дослідження та визначення. Наявні наукові напрацювання є лише дотичними до даної проблематики. Окремі наукові здобутки можна взяти як основу для подальших наукових досліджень.

Згідно з останніми дослідженнями [12], [13] питання використання хмарних сервісів і технологій в освітньо-науковому процесі розглядаються в аспектах доступу до програмного забезпечення навчального і наукового призначення, підтримки діяльності віртуальних наукових колективів, спільного навчання і досліджень, проєктної діяльності та ін.

Питання запровадження систем відкритої науки активно розробляються в Європейській і світовій науково-освітній спільноті. Зокрема звертається увага на труднощі і виклики, що стосуються запровадження відкритих наукових практик [14], запровадження вимог відкритої науки в Європейських цифрових університетах [15]. Піднімаються питання використання практик відкритої науки на ранніх етапах наукової кар'єри [16].

Тому принципи, що характеризують розвиток і застосування хмаро орієнтованих систем відкритої науки, стають суттєвим концептуальним підґрунтям проєктування освітньо-наукового середовища та зокрема систем відкритої науки як його суттєвих складників. З огляду на це необхідно обґрунтувати концептуальні засади формування і розвитку систем даного типу в закладах вищої педагогічної, післядипломної педагогічної освіти, дослідити моделі, принципи, методи і підходи до їх організації і розвитку, визначити найбільш доцільні та педагогічно виважені шляхи їх використання.

Серед актуальних, проте до необхідної міри нерозв'язаних сьогодні концептуальних проблем організації та інформаційно-технологічної підтримки процесів навчання та наукових досліджень в інформаційно-освітньому середовищі закладу вищої педагогічної освіти з використанням систем відкритої науки виокремлюють такі:

S розроблення концептуальних засад створення відкритих хмаро орієнтованих систем навчання та наукових досліджень та методології їх упровадження;

S розв'язання актуальних теоретико-методологічних та науково-методичних проблем запровадження в закладах освіти хмаро орієнтованих науково-освітніх інформаційних мереж та дослідницьких інфраструктур для підтримки навчальної, наукової та управлінської діяльності;

S виявлення психолого-педагогічних засад використання хмаро орієнтованих систем відкритої науки в закладах освіти;

S визначення психолого-педагогічних умов підвищення рівня адаптивності електронних освітніх ресурсів і сервісів навчального і наукового призначення за рахунок використання хмарних технологій;

S підвищення ролі засобів хмарних технологій у забезпеченні мережного комп'ютерно-технологічної підтримки організації процесів наукових досліджень в інформаційно-освітньому середовищі;

S створення і запровадження в закладі освіти хмаро орієнтованих систем відкритої науки як суттєвої передумови формування ІКТ-компетентних фахівців, здатних до подальшого активного, доцільного, науково обґрунтованого застосування хмарних технологій у професійній діяльності, зокрема науково-дослідній.

Мета дослідження. Обґрунтувати концептуальні засади формування і розвитку хмаро орієнтованих систем відкритої науки в закладах вищої освіти педагогічного спрямування, дослідити методи, принципи і підходи до їх організації і розвитку, визначити особливості сучасного стану їх сформованості та дослідити найбільш доцільні та педагогічно виважені шляхи їх використання.

Основна ідея полягає в гіпотезі, що проєктування та розвиток освітньо-наукового середовища завдяки запропонованому підходу призведе до якіснішого доступу до електронних освітніх джерел учасників освітнього процесу та більш ефективного використання ними ІКТ , а також підвищенню їх компетентності у використанні ІКТ.

Методика дослідження

Метод дослідження передбачав аналіз сучасних досліджень (вітчизняний та зарубіжний досвід застосування хмарних технологій у закладах освіти для розкриття концепції дослідження, визначення критеріїв і показників вимірювання компетентностей відкритої науки), вивчення існуючих моделей та підходів, технологічних рішень та психолого-педагогічних припущень щодо кращих способів впровадження інноваційних технологій з метою визначення методологічних засад розроблення хмаро орієнтованої системи відкритої науки з використанням хмарних компонентів на базі Microsoft Office 365, AWS, CoCalc, окремих сервісів EOSC. Для вимірювання ефективності використання хмаро орієнтованої методичної системи підготовки вчителів предметів природничо - математичного циклу ЗЗСО було проведено педагогічний експеримент.

Під час дослідження були використані такі методи: емпіричні (спостереження та порівняння існуючих принципів, методів і підходів до формування хмаро орієнтованих систем); загальнонаукові (елементарно-теоретичний аналіз і синтез, екстраполяція, дедукція). Також було використано системно-структурний підхід.

Науково-дослідна робота виконувалась на основі положень системного підходу як методологічного способу пізнання педагогічних та соціальних фактів, явищ, процесів; положень психолого-педагогічної науки в галузі використання інформаційно- комунікаційних технологій у навчальному процесі закладів освіти.

З метою забезпечення надійності експериментальних методик та інтерпретації їх результатів застосовувались методи анкетування, експертного оцінювання, науково - педагогічного експерименту та опрацювання отриманих даних за допомогою статистичних методів.

Результати дослідження

Сучасний стан проблеми

За останні роки в Інституті цифровізації освіти НАПН України здійснено 7 науково-дослідних робіт за галузевою тематикою, у межах виконання яких досягнуто ряд вагомих результатів, дотичних до розвитку систем відкритої науки, зокрема:

¦У запропоновано модель оцінювання якості програмних засобів навчального призначення, що використовуються в закладах загальної середньої освіти;

У обґрунтовано психолого-педагогічні вимоги до засобів ІКТ навчального призначення;

У розроблено методичні рекомендації щодо добору, використання та оцінювання електронних засобів навчального призначення в загальноосвітніх навчальних закладах;

У подано пропозиції до ряду проєктів нормативних документів: до проєкту Положення про електронні освітні ресурси; до проєкту Положення про депозитарій електронних освітніх ресурсів;

*S рекомендації щодо забезпечення інформаційної безпеки освітніх ресурсів та даних, фільтрації несумісного з навчальним процесом контенту та ін.;

S визначено основні етапи розвитку, тенденції та перспективні шляхи формування хмаро орієнтованого навчально-наукового середовища, зокрема виокремлено етапи його еволюції, як-то: розвиток комп'ютерно орієнтованого; комп'ютерно інтегрованого; а також хмаро орієнтованого (персоніфікованого) навчально-наукового середовища;

*S обґрунтовано принципи, методи і підходи до формування хмаро орієнтованого навчально-наукового середовища, що охоплюють: принципи відкритої освіти, а також специфічні принципи, характерні саме для хмаро орієнтованих систем, зокрема: адаптивності; персоніфікації постачання сервісів; уніфікації інфраструктури; повномасштабної інтерактивності; гнучкості й масштабованості; консолідації даних і ресурсів; стандартизації та сумісності; безпеки і надійності; інноваційності та ін. ;

*S обґрунтовано класифікацію електронних ресурсів у хмаро орієнтованому середовищі, зокрема класифікацію електронних ресурсів навчального призначення (ЕРНП) здійснено згідно з основними типами цих ресурсів - комп'ютерних програм і електронних даних; класифікацію електронних ресурсів наукових досліджень (ЕРНД) проведено згідно з етапами організації дослідження: підготовчого; дослідницького; інтерпретації і аналізу; впровадження [17];

*S розроблено концепцію хмаро орієнтованого навчально-наукового середовища закладу педагогічної освіти, яку реалізовано і впроваджено в освітньо-науковому процесі 6 закладів вищої освіти (Херсонський державний університет, ДВНЗ «Криворізький національний університет», ДВНЗ «Криворізький національний педагогічний університет», Тернопільський державний педагогічний університет ім. В. Гнатюка, Житомирський державний університет ім. Івана Франка, Полтавський обласний інститут післядипломної педагогічної освіти).

В останні роки в Україні реалізовано кілька міжнародних проєктів, присвячених питанням реалізації пріоритетів відкритої науки в закладах освіти. Зокрема з 2016 року реалізується проєкт «Громадська синергія: посилення участі громадськості в євроінтеграційних реформах». У межах цього проєкту здійснювалась цілеспрямована аналітична та інформаційно-просвітницька діяльність задля більшої ефективності формування громадянського суспільства і участі в євроінтеграційних процесах. У 2017 - 2020 рр. здійснювався міжнародний освітній проєкт DocHub, присвячений структуризації співпраці щодо аспірантських досліджень, навчання універсальних навичок та академічного письма на регіональному рівні України. У межах цього проєкту була розроблена навчальна програма «Відкрита наука», спрямована на формування навичок відкритої науки у аспірантів, що впроваджувалась в освітній процес пілотних закладів. Тим часом нові підходи і технології потребують масового впровадження і використання, особливо під час підготовки вчителів. Нині в Україні практично відсутній науково-методичний супровід цього процесу.

З огляду на значний педагогічний потенціал і новизну існуючих підходів до проєктування хмаро орієнтованих систем відкритої науки, їх формування і використання в закладах освіти, ці питання ще потребують теоретичних та експериментальних досліджень, уточнення підходів, моделей, методів і методик, можливих шляхів впровадження. Зокрема подальшого опрацювання потребують теоретико-методологічні аспекти визначення структури, функцій, засобів і технологій проєктування хмаро орієнтованих систем відкритої науки в закладах освіти, форми і методи їх використання під час навчання і професійного розвитку вчителів.

Постає необхідність дослідити поняттєвий апарат, принципи, методи і підходи, що стосуються використання хмаро орієнтованих систем відкритої науки в освітньому процесі навчання і професійного розвитку вчителів; визначити засоби і сервіси, що найбільш доцільно застосовувати в цьому процесі; обґрунтувати і розробити модель використання хмаро орієнтованих систем відкритої науки в навчанні і професійному розвитку вчителів; на основі запропонованої моделі розробити методики і експериментальним шляхом перевірити ефективність їх використання.

Розробка методики використання сервісів відкритої науки, які щойно виникли і продовжують формуватися, є одним з результатів дослідження. Раніше це питання не розглядалося.

Результати дослідження сприятимуть підвищенню якості освітнього процесу закладів вищої педагогічної, післядипломної педагогічної освіти; ефективності впровадження в освітній процес засобів і сервісів хмарних обчислень, зростанню рівня цифрової компетентності педагогічних працівників, ширшому використанню сервісів відкритої науки в освітньому процесі.

Аналіз основних понять

Використання ІКТ впливає на зміст, методи та організаційні форми навчання та управління освітньо-дослідницькою діяльністю, що вимагає нових підходів до організації навчального середовища. Отже, формування сучасних хмаро орієнтованих систем підтримки навчальної та дослідницької діяльності повинно базуватись на відповідних інноваційних моделях та методології, які можуть забезпечити гармонійне поєднання та вбудовування різноманітних мережевих інструментів в освітнє середовище закладу вищої педагогічної освіти [18].

Хмаро орієнтоване освітньо-наукове середовище закладу вищої освіти - це середовище, у якому віртуалізована комп'ютерно-технологічна (корпоративна або гібридна) інфраструктура цілеспрямовано будується для реалізації комп'ютерно - процесуальних функцій (як-то змістово-технологічні та інформаційно-комунікаційні функції) [18].

Суттєвими особливостями формування та розвитку хмаро орієнтованого освітньо - наукового середовища закладу вищої освіти є такі властивості, як відкритість та гнучкість [18].

Водночас хмарне середовище навчального закладу - це складна система, що містить значну кількість підсистем, реалізує різні функції, що формуються на рівні закладу, його окремих структурних підрозділів. У цьому аспекті хмаро орієнтований підхід до створення навчального середовища має забезпечити основу для інтеграції різних типів послуг для підтримки різних видів навчальної та дослідницької діяльності, а також інтеграцію та тісний взаємозв'язок між навчанням та дослідженнями як єдиного цілого. Особливої уваги вимагають методи проєктування та використання компонентів середовища для різних рівнів його організації при реалізації різних типів хмарних інструментів. Тому може знадобитися набір методів для розгортання та використання хмарного середовища або його компонентів.

Хмаро орієнтовані мережні інструменти відкритого навчання та досліджень - це засоби ІКТ, що забезпечують формування та поточне обслуговування мережевих електронних інформаційних ресурсів та хмарних сервісів відкритого навчально - наукового середовища, впровадження технології проєктування та застосування відкритих хмарних технологій, заснованих на педагогічних системах. Найважливіші мережні інструменти для відкритих систем навчання та досліджень охоплюють хмарні науково-освітні інформаційні мережі та інфраструктури; хмарні корпоративні інформаційні системи та послуги; мережеві електронні освітні ресурси та послуги для збору, обробку та попереднє представлення даних; навчальні та наукові лабораторії віддаленого доступу; мовні технології; навчальні роботи тощо [18].

Хмаро орієнтовані системи відкритої науки в закладах освіти доцільно розглядати як різновид науково-освітніх інформаційних мереж (НОІМ), що є фактично автоматизованими інформаційними системами, наповненими даними та відомостями переважно освітнього і наукового спрямування, які забезпечують інформаційну підтримку освіти й науки та технологічно використовують комп'ютерну інформаційно - комунікаційну платформу для транспорту і опрацювання інформаційних об'єктів [18]. Спираючись на зазначене поняття як на вихідне, під хмаро орієнтованою системою відкритої науки доцільно розуміти науково-освітню інформаційну мережу, ресурси якої формуються на базі закладу освіти або науково-освітньої спільноти, об'єднаної спільністю інформаційних та освітньо-наукових потреб та цілей [4].

Відкрита наука охоплює різноманітні заходи, спрямовані на те, щоб зробити наукові процеси більш прозорими, а результати більш доступними. Мета цих заходів - побудувати більш відтворювану та надійну науку; це досягається за допомогою нових технологій, зміни мотивації науковців. Сучасний рух до відкритої науки був спричинений низкою випадків викриття недостовірних фактів у дослідженнях з психології та інших наук. Було виявлено значну кількість дослідів, які не вдалось повторити, і набули поширення публікації, у яких без пояснень констатувались результати певних досліджень. З огляду на це нині численні журнали та дослідні установи заохочують або винагороджують деякі відкриті наукові практики, що пропонують, зокрема, попередню реєстрацію досліджень, надання повнотекстових матеріалів у відкритий доступ, публікацію даних досліджень, опис дослідницького та підтверджуючого етапів аналізу та проведення реплікаційних досліджень. У суспільстві відкрита наука може практикуватись і просуватись безпосередньо через діяльність дослідників, авторів, рецензентів, редакторів, викладачів та членів програмних та організаційних комітетів, шляхом надання пропозицій стосовно певних правил, винагород чи вимог до перебування на посаді, кар'єрного зростання тощо. Для досягнення цих цілей для вчених та дослідників розроблено та зроблено доступними безліч електронних інформаційних ресурсів та сервісів.

«Відкрита наука» - загальний термін, що використовується для позначення понять відкритості, прозорості, строгості, відтворюваності та накопичення знань, які всі вважають фундаментальними ознаками наукової діяльності. Останніми роками дослідники почали звертати увагу на необхідність реформ, що необхідні для того, щоб зробити свою роботу більш узгодженою з цими принципами та вирішити проблему поточної «революції довіри». Наприклад, Товариство вдосконалення психологічної науки (SIPS; https://improvingpsych.org/mission/) - було засноване для подальшого впровадження і вдосконалення згаданих методів та практик у галузі психологічних досліджень [10].

Запропоновані реформи відкритої науки є значною мірою відповіддю на усвідомлення того, що стандартні дослідницькі практики підривають основні принципи високоякісної та відкритої науки. Більшість учених сходяться на думці, що існує криза відтворюваності, принаймні певною мірою. Однак не всі вчені прийняли найкращі практики, рекомендовані експертами, щоб зробити науку більш відтворювальною. Частково це пов'язано з тим, що поточні структури стимулювання не відповідають основним інноваційним методикам. Крім того, виникає плутанина, розбіжності та дезінформація щодо того, які методи є найкращими, чи потрібні вони і чому вони потрібні, та як їх застосовувати. У відповідь на це дослідники створили безліч чудових ресурсів, які містять детальну інструкцію, контекст та відповідні емпіричні докази. Однак вони часто є технічними, розподіляються в різних журналах та сферах науки, або їх може бути важко визначити та отримати доступ до них різним спільнотам дослідників. Викладачі та науковці, які мають незначні попередні знання в галузі відкритої науки, можуть легко знайти та використати такі ресурси. Дійсно, нестача інформації про наявні ресурси та стимули для прийняття певного стандарту наукової практики нещодавно були визначені першопричинами того, що дослідники в різних галузях не використовують такі вдосконалені наукові підходи. Отже, потрібні доступні і зрозумілі рекомендації, які б надавали орієнтири щодо найкращих відкритих та загальнодоступних ресурсів, пов'язаних з удосконаленими практиками в різних галузях науки [10].

Вибір фокусу такого огляду важкий через постійну еволюцію того, що вважається кращою методикою, методичною системою. Крім того, рекомендації різняться залежно від цілей та напрямків дослідження, і навіть досвідчені дослідники не можуть дійти згоди щодо того, що саме являє собою поняття «найсучасніші методики» [10].

Ми також звертаємо увагу на особливості трактування і відмінності змісту та понять великих даних, SMART (розумних) даних та FAIR (прозорих) даних як важливих для проєктування розумних систем відкритої науки.

Великі дані - це величезні набори даних, які щодня накопичуються в організаціях. Тоді як під SMART даними ми можемо розглядати дані, які містять інформацію про цільову аудиторію в сегментованому вигляді. Тому SMART дані, доступні для опрацювання людиною, можуть бути створені на основі великих даних як автоматично чи напівавтоматично за допомогою методів штучного інтелекту, так і вручну. Цей тип даних використовується для опрацювання великих обсягів інформації. Їх опрацювання притаманно поведінці людини, яка відбирає і налаштовує для себе навколишній інформаційний простір, а також є досить потужним чинником для розвитку програм штучного інтелекту, що стають незамінними в умовах необхідності орієнтуватись у лавиноподібно зростаючих потоках інформації.

Своєю чергою, дані наукових досліджень, що можна вважати в певному сенсі різновидом SMART даних, людина зазвичай збирає і обробляє свідомо та планомірно, відповідно до раціонально обумовлених потреб дослідження. Водночас адаптивні інструменти підтримки наукового дослідження з елементами ШІ активно проникають і в цю сферу, про що свідчить поява величезної кількості хмарних сервісів відкритої науки в існуючих науково-освітніх мережах і платформах. Сервіси для подання, зберігання і опрацювання наукових даних можуть бути корисним інструментом для підтримки наукового дослідження.

FAIR даними, що є різновидом даних наукових досліджень, вважають такі, що є Findable (які легко віднайти), Accessible (доступні), Interoperable (сумісні) та Repeatable (доступні для повторного використання). Ці дані є найбільш цінними в контексті проєктування відкритих наукових систем. Саме тому поняття асоціюється зараз з поняттям відкритих наукових даних, тобто таких, що знаходяться у відкритому доступі і є доступні для опрацювання.

Спеціальні інструменти та сервіси, що застосовуються в системах відкритої науки для адаптивного опрацювання даних, стають зараз предметом вивчення для різних категорій освітян, зокрема їх необхідно розглядати як елементи змісту навчання і професійного розвитку вчителів, вони також мають бути в програмі підготовки педагогічних кадрів. Для того, щоб нові поняття, концепції і технології швидше стали стали реальним надбанням науково-освітньої спільноти і почали широко використовуватись, необхідно розкривати їх особливості через сукупність принципів, методів і підходів, які вважаються ключовими категоріями сучасної методології наукового дослідження.

Принципи, методи і підходи до формування хмаро орієнтованих систем відкритої науки під час перепідготовки та підвищення кваліфікації вчителів

Завдання впровадження найсучасніших ІКТ-інструментів, зокрема сервісів та технологій хмарних обчислень, є одним з головних пріоритетів у галузі розвитку ІКТ в освіті, відкритої науки та освітнього простору. Про це свідчить низка урядових ініціатив різних країн та прийняття міжнародних документів, таких як «Цифрова програма для Європи» (2010), «Європейська стратегія хмарних обчислень у Європі» (2012), згідно з якою хмарні обчислення були визнані пріоритетним напрямком і мали значний вплив на розвиток Європейського дослідницького простору та формування ідей відкритої науки [1].

Зокрема в 2015 році було розроблено концептуальний документ «Відкрита наука», який визначив п'ять основних пріоритетів відкритої науки [1].

З метою реалізації Пріоритетів відкритої науки у 2016 році Європейська Комісія розробила документ під назвою «Європейська хмарна ініціатива - побудова конкурентоспроможної економіки даних та знань у Європі» [10], [1].

26 жовтня 2017 року в Брюсселі була опублікована Декларація Європейської хмари відкритої науки, у якій сформульовано основні принципи формування хмари [6]. В основі цих принципів лежить концепція «Прозорих даних» (FAIR Data), тобто даних, які можна знайти, доступних, сумісних та придатних для повторного використання.

14 березня 2018 року Європейська Комісія уклала документ із закликом до Європейської наукової хмарної програми впровадження хмар. Метою цього документа є визначити основні напрямки досліджень з управління даними досліджень, щоб «наука, керована даними», могла бути повністю розроблена.

Отже, хмарні сервіси, хмарні платформи та загалом хмаро орієнтоване університетське середовище стають у центрі уваги щодо необхідності розгляду та підтримки відкритих наукових процесів та навчання та дослідницької комунікації з урахуванням пріоритетів відкритої науки. Ефективність хмарних обчислень при підтримці цих процесів видається надзвичайно важливою. Хмарні платформи найбільше підходять для завдань інтеграції та агрегування значної кількості різних сервісів, оскільки це необхідно для реалізації цілей відкритої науки. Тому існує необхідність інтеграції в навчально-наукове середовище університету великої кількості різноманітних засобів інформаційно-технологічної підтримки, як-от наукові та освітні інформаційні мережі [4], корпоративні мережеві інструменти та послуги для навчання та досліджень [18], а також різні мовні інструменти для підтримки багатомовного змісту [5], використання інтелектуальних освітніх агентів та роботів, баз даних [6], [7] тощо. Тож хмаро орієнтоване освітньо-наукове середовище закладу освіти, концептуальні основи, принципи проєктування та розробки, а також моделювання та впровадження з урахуванням пріоритетів відкритої науки є одними з перспективних питань, які слід розглянути та обговорити.

Університетське хмаро орієнтоване освітньо-наукове середовище є своєрідною відкритою науковою системою.

В «Дорожній карті відкритої науки LIBER» [2] основними принципами відкритої науки, вважається відкритість, прозорість та підзвітність у всіх аспектах досліджень.

У дослідженні [18] обґрунтувано дві категорії принципів, згідно з якими відбувається формування хмаро орієнтованого середовища: принципи відкритої освіти та специфічні принципи (характерні винятково для хмаро орієнтованих середовищ). У даному дослідженні порушена проблема обґрунтування принципів до формування хмаро орієнтованих систем відкритої науки. Водночас частина принципів формування і розвитку хмаро орієнтованого середовища трансформується в принципи відкритої науки, а частина залишиться без змін (специфічні принципи, притаманні проєктуванню хмаро орієнтованих систем).

При визначенні принципів відкритої науки, які доцільно застосовувати в закладах освіти при формуванні хмаро орієнтованих систем відкритої науки, доцільно орієнтуватись на методологічні засади відкритої освіти (В.Ю. Биков, 2009) [11], враховуючи те, що хмаро орієнтовані системи є наступним етапом розвитку систем відкритої освіти, що дозволяють реалізувати її принципи на більш високому рівні. Ґрунтуючись на цих засадах, принципами формування хмаро орієнтованих систем відкритої науки у закладах педагогічної освіти слід вважати такі:

принципи свободи вибору науковця - можливість вільного вибору спеціальності, рівня освіти, які вони бажають здобувати; навчальної програми з варіантів, що пропонуються закладом освіти; керівника, інших учасників наукового колективу відповідно до цілей і завдань дослідження, зокрема в міжнародному контексті;

гнучкості наукового дослідження - можливість гнучкого формування індивідуальних планів і програм оволодіння різними спеціальностями та рівнями освіти, а також методів здійснення і форм організації наукових досліджень, зокрема збирання і опрацювання даних, їх подання у відкритий доступ, відкрите оцінювання, поширення та впровадження результатів, взаємодія всередині колективу та з іншими колективами, а також з суспільством;

інваріантності структури наукових досліджень, що дає можливість забезпечити інтеграцію досліджень, які проводяться в різних закладах освіти, зокрема у міжнародному контексті, уніфікацію процедур реалізації досліджень для подальшого їх проведення за різними спорідненими або іншими напрямами або спеціальностями, використання уніфікованих навчальних та наукових методичних матеріалів, технологій, засобів тощо;

незалежності наукових досліджень у часі - дослідження може здійснюватись переважно у зручний для його учасників час, спільна наукова діяльність може здійснюватися одночасно з навчанням або іншим напрямом підготовки, ця діяльність здійснюється за попередньо узгодженою формою та індивідуальним інтервальним графіком взаємодії в часі, для чого забезпечується, зокрема, синхронний та асинхронний режими комунікації, та незалежний у часі доступ до інформаційних ресурсів та інших засобів;

екстериторіальності наукових досліджень - вони можуть здійснюватися поза межами закладу освіти незалежно від географічної відділеності, переважно в зручному для учасників місці, для цього забезпечуються дистанційні синхронний та асинхронний режими комунікації, телекомунікаційні режими доступу до інформаційних ресурсів, інших засобів досліджень;

еквівалентності процедур оцінювання якості досліджень - приведення якості досліджень у відповідність до національних і міжнароджних стандартів, використання таких індикаторів і засобів вимірювання результатів, які визнаються на міжнародних ринках освітніх послуг;

гуманізації досліджень - вимоги до гуманізації є визначальними в системі неперервної освіти, сутність його полягає в поглибленні спрямованості досліджень на користь людини, створенні сприятливих умов для розвитку творчої індивідуальності, формування високих громадянських, моральних, інтелектуальних якостей;

інтернаціоналізації досліджень - у порівнянні з традиційною системою організації досліджень роль цього принципу у відкритій науці суттєво посилюється, реалізація цього принципу сприяє інтернаціоналізації стосунків у суспільстві як на національному, так і на світовому рівнях;

пріоритетності наукового підходу - проєктування систем відкритої науки необхідно починати з розроблення теоретичних концепцій, формування методик, засобів і технологій відкритої науки, зі створення моделей тієї наукової діяльності, яку передбачається реалізовувати з використанням відкритих систем;

досконалості будови навчально-наукового середовища - забезпеченні технологічної спрямованості і структурної відповідності освітнього середовища завданням відкритих наукових систем;

економічної привабливості - передбачає економічну спроможність проводити дослідження у відкритих наукових колективах;

несуперечності - неантагоністичність до існуючих форм проведення досліджень та узгодженість відкритої науки з ними, можливість успішного впровадження систем відкритої науки в існуючі системи організації досліджень;

легітимності - полягає у формуванні законодавчо-правової та інструктивно- нормативної бази функціонування і розвитку відкритої науки;

престижності - полягає у формуванні в суспільстві думки щодо престижу проведення досліджень у відкритих системах, що гуртуються на підходах відкритої науки, в усвідомленні переваг і перспектив, які забезпечує відкрита наука в сучасних умовах розвитку суспільства;

маркетингу - використання маркетингового підходу щодо задоволення наявних і перспективних потреб ринку освітніх послуг завдяки діяльності систем відкритої науки;

системності - створення систем відкритої науки як єдиного цілого, і як об'єктів, що можуть розвиватися і вдосконалюватися в середовищі, яке їх оточує.

Принципи проєктування відкритих наукових систем, такі:

відкритий доступ; відкриті дані; відкрита комунікація і оцінювання та ін. До специфічних принципів, характерних для хмаро орієнтованих систем, належать персоніфікація сервісів; уніфікація інфраструктури; гнучкість та масштабованість та ін.

Спираючись на аналіз попередніх науково-методичних досліджень, у яких були визначені методологічні підходи, на яких ґрунтується формування хмаро орієнтованих систем, можна запропонувати використовувати ці підходи також для проєктування хмаро орієнтованих систем відкритої науки, зокрема це такі, як загальнонаукові та специфічні

, [20], [21], [22], [23].

До загальнонаукових підходів належать такі: аксіологічний; гуманістичний; компетентнісний; особистісно орієнтований; системний; синергетичний. До специфічних підходів належать такі: порівняльний, когнітивний, діяльнісний,

пракселогічний, диференціальний, дослідницький.

Специфічні принципи (характерні саме для хмаро орієнтованих систем), мають риси: адаптивності; персоніфікації постачання сервісів; уніфікації керування

інфраструктурою освітньо-наукового середовища; повномасштабної інтерактивності засобів ІКТ хмаро орієнтованого середовища; гнучкості і масштабованості доступу до засобів і ресурсів хмаро орієнтованого середовища; консолідації даних і ресурсів; стандартизації і сумісності; безпеки і надійності; інноваційності та інші.

Компетентності відкритої науки

Впровадження відкритої науки слід розглядати в загальному розумінні із залученням науковців та взаємодією з громадянським суспільством, медіа та спеціалістами з комунікацій, зокрема видавцями, медичними, юридичними, інженерними та іншими фахівцями. Особливу увагу потрібно приділяти розвитку та зростанню когорти спеціалістів з питань інформації (до якої належать бібліотекарі, науковці з питань даних, розпорядники даних та інші). Зазначимо, що впровадження

відкритої науки також потребуватиме нових спеціалістів з опрацювання даних, які будуть підтримувати дослідників, і в такий спосіб це також відкриває нові можливості їх працевлаштування в закладах освіти нового типу (наприклад, наукові ліцеї) [24]. Подібні спеціалісти повинні бути адекватно підготовлені не лише для підтримки дослідників у галузі відкритої науки, але й для проведення навчання з використання Європейської хмари відкритої науки [2].

Подібний поглиблений підхід повинен бути застосований для визначення компетентностей та підготовки, необхідних для вчителів закладів освіти нового типу. Необхідно забезпечити підтримку розвитку та перепідготовки вчителів. Однак навчання саме по собі не може гарантувати формування компетентностей відкритої науки. Навчання та набуття навичок, навіть якщо вони стандартизовані та акредитовані, буде менш ефективне, якщо це не є частиною узгодженої та скоординованої програми курсів підвищення кваліфікації вчителів, що підтримуються керівництвом та ресурсами, системами та стимулами та всіма суб'єктами, які беруть участь у дослідженнях на кожному рівні. На рисунку 1, який запропоновано в міжнародному документі «Providing researchers with the skills and competencies they need to practise Open Science» («Навчання дослідників навичкам і компетентностям, які їм необхідні для дотримання практик відкритої науки») [24] представлено подібну структуру і рекомендації, укладені з урахуванням цієї структури.

Нарешті в контексті вищезазначеної допоміжної структури на рисунку 2 нижче пропонується проста та практична європейська матриця компетентностей відкритої науки для подолання прогалин та підтримки участі на всіх рівнях, що опублікована там же [24].

Рис. 1. Залучення дослідників на всіх рівнях: допоміжна структура [3]

Рис. 2. Європейська матриця компетентностей відкритої науки [3]

Метою політики Європейського дослідницького простору (ERA) [25] є формування єдиного простору, відкритого для світу на основі внутрішнього ринку, у якому наукові знання та технології знаходяться у вільному доступі для дослідників. Поточна політика ERA зосереджена на п'яти пріоритетах, узгоджених у 2012 році [3]. Політику ERA та партнерство ERA потрібно розглядати через призму відкритої науки, а майбутні політики та рамкові програми забезпечуватимуть сумісність між ERA та відкритою наукою. Основна увага приділяється пріоритету 3, який стосується політики щодо дослідників. Основною політикою, що існує на даний час, є Хартія та Кодекс для дослідників, який складається з 41 загальних принципів та вимог, що визначають ролі, обов'язки та права дослідників, а також роботодавців та / або тих, хто фінансує дослідників.

Кодекс поведінки щодо набору наукових співробітників складається конкретно з принципів та вимог, яких повинні дотримуватись роботодавці та / або спонсори при призначенні чи наборі наукових працівників. Хартія та Кодекс були розроблені в 2005 році, і хоча в ньому немає явних посилань на відкриту науку, у ньому, безумовно, немає нічого, що заважає відкритій науці. Навпаки, з 4 розділу зрозуміло, що існує високий ступінь сумісності з ідеями відкритої науки. Існує ряд політик, розроблених на основі Хартії та Кодексу. Наприклад, Європейську систему дослідницької кар'єри (EFRC). EFRC було розширено для виявлення компетентностей відкритої науки.

Існує реальна можливість сформувати компетентності відкритої науки на курсах перепідготовки та підвищення кваліфікації вчителів [26]. Зрозуміло, що існують компетентності відкритої науки, які виходять за межі дисциплін, що можуть бути актуальними для вчителів. У будь-якому випадку важливо, щоб вони були розроблені, акредитовані та визнані так, щоб відповідати інституційній та національній практиці. Це стосується в першу чергу університетів та інститутів, що проводять курси підвищення кваліфікації вчителів. Однак слід враховувати різноманітність дистанційних курсів підвищення кваліфікації, що пропонують не лише інститути перепідготовки та педагогічні університети, тому не може бути єдиної методики, яку можна використовувати в будь-якій установі. Інноваційні принципи докторської підготовки, розроблені на основі Зальцбурзьких принципів, повинні бути переглянуті в межах концепції відкритої науки, їх слід адаптувати та переписати, щоб зосередити увагу на відкритій науці [3, с. 26]:

Досконалість у дослідженні - що застосовує підходи відкритої науки стосовно обміну даними

Привабливе інституційне середовище - яке підтримує відкриті дані з необхідною підготовкою та викладацьким персоналом та має інституційне відкрите сховище даних та публікацій.

Варіанти міждисциплінарних досліджень - забезпечення взаємодії даних між дисциплінами та навчальними предметами.

Вплив на промисловість та інші відповідні сектори зайнятості - забезпечення того, щоб дані та результати були відкритими з урахуванням будь-яких комерційних та інших питань.

Міжнародні мережі - для розширення спільноти, що впроваджує принципи відкритої науки

Формування компетентностей відкритої науки - передбачає навчання принципів відкритої науки (зокрема управління даними, цілісність досліджень та спільну наукову платформу)