Хакатон як інноваційний метод вивчення хімії

Размещено на http://www.Allbest.Ru/

Черкаський національний університет імені Богдана Хмельницького

Кафедра хімії та наноматеріалознавства

Хакатон як інноваційний метод вивчення хімії

Шафорост Ю.А., к.х.н., доцент

Лут О.А., к.х.н., доцент

Смалиус В.В., к.х.н., доцент

Шевченко О.П., к.х.н., доцент

Анотація

Розглядаються теоретичні та практичні питання підготовки, організації та проведення освітніх хакатонів у закладах загальної середньої та вищої освіти. Зроблено припущення, що хакатон може стати інноваційним форматом при вивченні хімії. Розглянуто можливі функції хакатону в освітньому процесі та зосереджена увага на доцільності використання хакатону. Окреслено етапи проведення хакатону, його цілі та завдання. Описано метод проведення хакатону як нового виду навчальної діяльності; доведено його актуальність у сучасному освітньому процесі; проаналізовано важливість цього методу у формуванні компетентної особистості; перераховані правила та поради, які сприяють успішному проведенню заходу, описані можливі ризики, з якими можуть зіткнутися організатори та учасники під час хакатону, зазначені їх причини та способи уникнення для хакатонів різних типів; проаналізовано етапи хакатону та описано правила успішного проведення кожного з них.

Освітній хакатон, проведений авторками статті з метою покращення методів взаємодії викладача та учнів у межах викладання хімії, дозволив вирішити низку нагальних питань, отримати вагомі результати. Проведення хакатону в системі хімічної освіти може створювати та зміцнювати активне навчання, креативне мислення, мультидисциплінарну командну роботу, інновації та генерацію нових ідей. Він також включає численні процеси обміну знаннями, інтеграції та створення, а також навчальне середовище, яке дозволяє здобувачам освіти використовувати свої фактичні та процедурні знання у кумедний, мотивуючий та спільний спосіб.

Впровадження хакатонів в освітній процес активізує ключові компетентності учасників, зокрема розвиток соціальної, громадянської, інформаційної та комунікативної компетентностей.

Ключові слова.: хакатон; STEM-освіта; вивчення хімії; інноваційні технології; командна робота; навички 21 століття.

Annotation

Hackathon as an innovative method of studying chemistry

Shaforost Yu., Lut O., Smalyus V., Shevchenko O., PhD in Chemistry, Associate Professor of Chair of Chemistry and Nanomaterials, Bohdan Khmelnytsky National University of Cherkasy

Theoretical and practical issues of preparation, organization and conduct of educational hacka- thons in general secondary and higher education institutions are considered. It is suggested that the hackathon can become an innovative format in the study of chemistry. The possible functions of the hackathon in the educational process are considered and attention is focused on the feasibility of using the hackathon. The stages of the hackathon, its goals and objectives are outlined. The method of conducting a hackathon as a new type of educational activity is described; its relevance in the modern educational process is proved; the importance of this method in the formation of a competent personality is analyzed; its relevance in the modern educational process is proved; the importance of this method in the formation of a competent personality is analyzed; the rules and tips that contribute to the success of the event are listed, the possible risks that organizers and participants may face during the hackathon are described, their reasons and ways to avoid them for hackathons of various types are indicated; The stages of the hackathon are analyzed and the rules for the successful conduct of each of them are described.

The educational hackathon, conducted by the authors of the article in order to improve the methods of interaction between teachers and students within the framework of teaching chemistry, made it possible to solve a number of pressing issues and obtain significant results. Conducting a hackathon in the chemistry education system can create and strengthen active learning, creative thinking, multidisciplinary teamwork, innovation, and the generation of new ideas. It also includes numerous knowledgesharing, integration, and creation processes, as well as a learning environment that allows students to use their factual and procedural knowledge in a fun, motivating, and collaborative way.

The introduction of hackathons into the educational process activates the key competencies of the participants, in particular the development of social, civic, informational and communicative competencies.

Keywords: hackathon; STEM education; study of chemistry; innovative technologies; teamwork; 21st century skills.

Постановка проблеми

Система освіти в Україні під час війни характеризується новими підходами до навчання, інноваційними формами організації навчального процесу та інтенсивним пошуком ефективних педагогічних та інформаційних технологій. Цифрові технології вже певний час використовуються у викладанні та навчанні, але вони ще не повністю інтегровані у сферу освітнього планування та управління. Саме хакатон націлений на просування цифрових технологій в освітній процес XXI століття.

Термін хакатон походить від «хак» і «марафон»; він бере свій початок трохи більше ніж 50 років тому, коли в Массачусетсько- му технологічному інституті було організовано змагання з програмування [1]. Хакатон - це подія, коли учасники спільно працюють над певною темою протягом відносно короткого часу з метою спільного створення нових ідей і практичних рішень до кінця події. Протягом останніх десятиліть ці змагання почалися в ІТ-спільноті у формі 1-2-денних заходів спільної творчості, включаючи менеджерів проектів, інтерфейс дизайнери та графічні дизайнери. Сьогодні хакатони вийшли далеко за межі світу технологій і були розширені в освітньому, творчому, корпоративному та державному секторах через їх поширений характер, так званий етос «приходь, один, приходь, усі» [2].

Слово «хакатон» (hackathon) походить від англійського слова «hack» (хакер), що вживається у значенні фахівця з експериментального та дослідницького програмування (не в сенсі вчинення кіберзлочинів) і «marathon» (марафон) у переносному значенні слова про дії чи події, що є тривалими й напруженими [3].

Хакатон - це можливість побудувати спільноту та працювати як група для вирішення проблем. Хоча технічно це змагання між командами, люди справді виграють, коли кидають собі виклик мислити нестандартно та вивчати нове. Невдачі є частиною процесу навчання і роблять нас усіх сильнішими. Хакатон може бути цікавим способом заохотити учнів та студентів спробувати щось нове, де (майже) все підходить!

Ключовою частиною завдання є часові обмеження, які гарантують, що учасники можуть на 100% зосередитися на поставленому завданні, не втрачаючи сили. Це змушує учнів працювати швидко й ефективно, одночасно розширюючи межі своєї творчості.

Серед багатьох хакатонів, проведених в Україні у 2016-2017 роках, ми хотіли б відзначити «Energy Hack» - перший в Україні енергетичний хакатон для учнів 9 класів та учнів старших школи загальноосвітніх шкіл та позашкільних навчальних закладів. Метою заходу було дослідження та розробка нових енергозберігаючих рішень для населення України, які б перевершували існуючі енергоефективні рішення. Незважаючи на це, хакатон відносно новий івент, якому присвячено досить мало наукових робіт, проте, увага до нього постійно росте [4].

Наприклад, Г. Річард і Д. Кафал, представники Університету Пенсильванії, вважають хакатони «платформою для розширення сфери участі користувачів комп'ютерних технологій». Група американських та європейських вчених (наприклад, А. Штольцфус, М. Розенберг та Г. Лапп) у своєму дослідженні «Спільнота та код: дев'ять уроків з дев'яти хакатонів NASCent» виявили, що участь у хакатонах допомагає учасникам отримати цінний досвід, самоосвіту та саморозвиток мотивації. На їхню думку, хакатони об'єднують соціальні спільноти, сприяючи підвищенню соціальної відповідальності, обізнаності про проблеми, кращі практики їх вирішення та створюючи можливості для ознайомлення з корисними інформаційними ресурсами.

У нинішньому стані онлайн-освіти автори [5-7] наголошують, що настав час встановлювати стандарти, а також розробляти більш ефективні моделі та освітні інструменти, удосконалювати та знаходити кращі способи отримання інформації здобувачами освіти.

Постійні зміни в освітньому процесі свідчать про те, що суспільство, яке розвивається, висуває нові вимоги до процесу навчання.

Перевагами хакатону в навчальному процесі є вдосконалення технічних і програмних навичок, навчання новому та успішне спілкування. Хакатон - це можливість розвивати нове покоління творців та інноваторів. Учасники вчаться долати труднощі та освоювати нові навички. Науковці давно вважають, що організація педагогічно доцільного освітнього середовища є сприятливою для здійснення виховних впливів на особистість, зокрема розвитку якостей і навичок, необхідних для соціального успіху, та набуття особистого досвіду соціального успіху.

Щоб розвинути наступне покоління ін- новаторів на всіх рівнях освіти слід навчати та заохочувати до застосування інноваційних та підприємницьких підходів для вирішення складних проблем. Застосування навчання інноваціям і підприємництву для вирішення складних проблем і зосередження на розробці рішень нещодавно стало поширеним явищем на всіх рівнях освіти в усьому світі.

З огляду на це, організація виховних впливів має ґрунтуватися на самовдосконаленні підростаючої особистості та надавати пріоритет методам і технологіям, які допомагають створювати ситуації успіху, спільно шукати шляхи розв'язання проблемних ситуацій, сприяти самореалізації в різних видах творчої діяльності. Такі можливості надають інноваційні освітні технології, зокрема технології хакатону [8].

Скарбниця інструментів для гейміфікації освітніх процесів сьогодні досить широка. Це і традиційні навчальні завдання, і ігрові [9], і онлайн платформи, такі як Nearpod, Kahoot, Quizizz та інші, створені з використанням різних онлайн-ресурсів, а також технології доповненої та віртуальної реальності [10].

Також активно впроваджуються в освітній процес різноманітні онлайн-технології та різні форми онлайн-заходів. Очевидною є потреба в аналізі ефективності та можливостей ефективної мотивації навчально- пізнавальної діяльності.

Все це диктує необхідність осмислення нових підходів та форматів професійно- методичної підготовки майбутнього вчителя хімії у вищому навчальному закладі освіти, корекції існуючих форм і методів, розробки нових ефективних технологій і засобів у професійній підготовці студентів.

Мета статті. Розглянути та обґрунтувати потенціал хакатону як платформи для вирішення актуальних завдань сучасної системи освіти та можливості використання хакатону як ефективного формату вивчення хімії у закладах середньої та вищої освіти.

Виклад основного матеріалу дослідження

Викладачі катедри хімії та наноматеріалознавства Черкаського національного університету імені Богдана Хмельницького приділяють значну увагу питанню підвищення пізнавального інтересу учнів загальноосвітніх шкіл міста та області, а також студентів свого університету. Пандемія та карантин, що пов'язані з поширенням COVID-19, а також військові дії в нашій країні унеможливили організацію регулярних очних заходів та зустрічей з учнями та студентами. Це стало викликом для катедри і вимагало нетрадиційних підходів, а також застосування ефективних педагогічних та інформаційних технологій.

Учасники Всесвітнього економічного форуму в Давосі опублікували список десяти професійних навичок, які будуть необхідні майбутнім фахівцям у 2025 році. Згідно з цим списком, більшість навичок - це знання програмування, математики та ІТ- технологій, а також здатність бути соціально активним, стресостійким та мобільним [11].

Тому на форумі особливу увагу приділили використанню STEM технологіям в освіті. Відомо, що STEM означає поєднання science - науки, technology - цифрових технологій, engineering - інженерії, mathematic - математики і передбачає використання на заняттях інформації з усіх зазначених напрямків. Використання STEM-технологій в освітньому процесі формує навички конкурентоспроможної молоді. Одним із найкращих способів впровадження елементів STEM-освіти є хакатон.

Швидкість розвитку сучасного суспільства та його робочих місць вимагає інноваційних, креативних мислителів. Хакатон може стати ідеальною можливістю навчання фахівців 21-го століття, це швидка, обмежена в часі подія, спрямована на вирішення проблем. Це навчання на основі проектів, навчання на основі запитів і STEM [12], об'єднані в одну діяльність! Учні, студенти працюють разом у групах з різними здібностями, щоб досліджувати проблеми та знаходити рішення. Це педагогічний підхід, який все частіше використовується в освіті для розвитку наскрізних навичок. Хакатон може мати різні форми, включаючи проекти, командні заходи чи конкурси [13], спрямовані на вирішення складних проблем; площадки зустрічей людей для обміну знаннями і досвідом [14]; можливість прояву власної креативності. інноваційний креативний освітній хакатон хімія

На сьогодні, більшість із нас у вищих навчальних чи загальноосвітніх закладах зовсім не знайомі з поняттям хакатонів, і ще менше є тих, які справді організовували такі заходи. Дослідники хакатонів в освіті виділяють два основних типи. Основними типами хакатонів є внутрішні хакатони, які відбуваються в одному навчальному закладі, та зовнішні хакатони, в яких беруть участь представники різних навчальних закладів. Формат проведення хакатону: on-line, of-fline або змішаний формат.

Через воєнний стан в країні заходи проводилися як аудиторно, так і дистанційно. Такі освітні хакатони можна навіть проводитися в змішаному форматі, коли одна із команд створюється в онлайн-форматі, а інша в цей час знаходиться в приміщенні.

Нами були проведені внутрішні хакатони з учнями Черкаських загальноосвітніх навчальних закладів І-ІІІ ступенів та зовнішні освітні хакатони для викладачів Черкаського національного університету імені Богдана Хмельницького та вчителів м. Черкаси.

На таких заходах ознайомлювалися із новою технологією навчання, презентували інноваційні програми та освітні ідеї. Зрештою, вчителі почали використовувати хакатони для вирішення відносно невеликих завдань.

Якщо мета полягає в тому, щоб залучити своїх учнів, сприяти спільному робочому середовищу або створити щось інноваційне, що буде сприяти засвоєнню вивченого матеріалу, внутрішній хакатон - найкращий вибір. Внутрішні хакатони, які ми організовували для учнів Черкаських шкіл дають їм можливість забути про стандартні уроки та створити щось інноваційне. Команди співпрацюють, щоб досягнути спільного результату.

Внутрішні хакатони - це чудовий спосіб мотивувати учнів до вивчення хімії. Якщо все зробити правильно, то періодичні хакатони можуть допомогти не лише у засвоєнні матеріалу, але й в підготовці та проведенні якісного самооцінювання, активізувати активну комунікацію між учнями. Робота у групі вчить дітей насамперед шукати компроміси та прислухатися до думки інших. Крім того, колективна робота - це ефективний спосіб соціалізації.

Внутрішні хакатони можна проводити на уроках, як частина заняття, та в позаурочний час. Ми не будемо описувати всі етапи проведення заходу, лише зазначимо основні етапів підготовки, організації, проведення у навчальних закладах.

В рамках першого підготовчого етапу було визначено коло учасників. Ними стали не лише учні загальноосвітніх закладів, а також студенти 3-4 курсів освітнього ступеня бакалавр спеціальності 014.06 Середня освіта (Хімія), які мають невеликий досвід роботи з учнями та вчителі-хіміки м. Черкаси, які успішно працюють в загальноосвітніх закладах міста.

Відомо, що хакатон, як інноваційна форма організації навчально-виховного процесу сприяє пошуку нових методів роботи, активізує ефективну комунікацію між учасниками заходу, дозволяє розширювати коло партнерських зв'язків у реалізації соціально значущих програм та проектів.

Вивчення хімії може бути складним завданням, оскільки воно включає багато абстрактних і складних понять. Щоб підвищити ефективність навчання та мотивацію учнів, у цьому дослідженні розроблено навчальну діяльність з хакатону за допомогою платформи Classtime. Учням класу для закріплення пройденого матеріалу пропонувалась тестова робота. На екрані інтерактивної дошки під час командної гри демонструвалось зображення. Учні спостерігали як від їхніх правильних відповідей на тестові завдання з хімії додавалися бали і з'являлося зашифроване зображення (рис. 1). На мобільних телефонах у верхній панелі і на екрані інтерактивної дошки видно скільки балів добавляється і відсоток правильних відповідей, а в кінці командної гри на екранах їхніх гаджетів з'являвся результат їхньої спільної діяльності. Кожна частина головоломки Puzzle Challenges викликала в учнів захоплення та інтерес. Кожну наступну частину вони намагалися обговорити і висловити свої припущення, що, на їхню думку висвітлено на екрані та що це за зображення.

Вивчаючи ту чи іншу тему з хімії, підбираються відповідні зображення, учні розгадують головоломку набагато швидше, оскільки вони знають, що зображення якимось чином пов'язане з темою, і тому використовують менше візуальних доказів для припущень на малюнку. Але, зображення може і не відображати тематику заходу, а містити зашифровану мотивуючу цитату або побажання учням тощо.

Хороша картинка - це та, що зображена дуже крупним планом і не має великого фону. Найкраще в Puzzle Challenge те, що вчителі можуть обирати власні зображення та завантажувати їх у форматі пазлів, що дає їм повний контроль над контентом.

Учні середніх шкіл: (13-17 років) є технологічно підкованим: 95% з них мають смартфони, а 83% - ноутбуки, тому вони легко сприймають такі завдання, які не лише їм подобаються, а ще допомагають розвивати їх творчі здібності, критичне мислення. Classtime може допомогти кожному вчителю почати роботу з хакатоном в класі вже сьогодні.

Другим етапом підготовки є визначення тематики заходу. Впровадження елементів хакатону можна використовувати і в поза- класній роботі, хімічних гуртках, різних хімічних заходах тощо.

У рамках проекту з підготовки вчителів хімії "Хімія - це наше життя" відбувся он-лайн-хакатон для учнів 7 класу "Як козаки хімію вивчали".

Оскільки це було командне змагання, учасники повинні були розгадати зашифрований пазл. По завершенню хакатону були визначені переможці.

Крім того, командні ігри формують навички спільної роботи, такі якості як взаємодопомога, спільна радість від результату, захоплення від можливості досягти успіху, спільної роботи над помилками. За допомогою такого хакатону учасники закріплять знання з хімії, які отримали на заняттях.

Рис. 1. Зашифроване зображення при виконанні учнями тестових завдань з хімії на платформі Classtime

Список бібліографічних посилань

1. Zukin S., Papadantonakis M. Hackathons as Cooptation ritual: Socializing workers and institutionalizing innovation in the “new” economy. Emerald Publishing Limited, 2017. С. 157-181.

2. Briscoe G., Mulligan C. Digital innovation: The hackathon phenomenon. Queen Mary University London, 2014. P. 1-13.

3. Романюк І. Упровадження інноваційної освітньої діяльності у навчальному закладі. Практика управління закладом освіти, 2016. №2. С. 23-33.

4. Долгова О.В. Хакатон як інноваційна форма STEM-освіти: досвід практичної діяльності лідерів учнівського самоврядування. Теоретико-методичні проблеми виховання дітей та учнівської молоді: збірник наукових праць, 2017. Вип. 21. Кн. 1. C. 180-190.

5. Степаненко О.К., Шафорост Ю.А., Москалюк О.П. Дистанційні платформи для навчання і саморозвитку учнів та студентів під час воєнного стану. Перспективи та інновації науки, 2022. №7(12). С. 417-428.

6. Шафорост Ю.А., Лут О.А., Таран В.Р. Інтегрований підхід до розвитку дослідницьких умінь учнів середніх класів у процесі вивчення хімії. Науковий вісник Льотної академії. Серія: Педагогічні науки: збірник наукових праць, 2022. Вип. 11. С. 146-154.

7. Пожарицький О., Шафорост Ю. Особливості дистанційного викладання хімічних дисциплін в аграрних закладах вищої освіти. Вісник науки та освіти, 2022. №6(6). C. 185-193.

8. Калініна Л.В., Папіжук В.О. Хакатон як інноваційний формат професійно-методичної підготовки майбутнього вчителя іноземної мови в світлі нової української школи. Інноваційна педагогіка, 2023. Вип. 55. Т. 2. С. 37-41.

9. Ткаченко О. Гейміфікація освіти: формальний і неформальний простір. Актуальні питання гуманітарних наук, 2015. Вип. 11. С. 303-309.

10. Макаревич О. Гейміфікація як невід'ємний чинник підвищення ефективності елементів дистанційного навчання. Молодий вчений, 2015. №2 (17), 275-278.

11. Кириченко В., Нечерда В. Хакатон як технологія формування соціально успішної особистості учня. Теоретико-методичні проблеми виховання дітей та учнівської молоді, 2002. №25. С. 156-168.

12. Долгова О.В. Хакатон як інноваційна форма STEM-освіти: досвід практичної діяльності лідерів учнівського самоврядування. Теоретико-

методичні проблеми виховання дітей та учнівсь- коїмолоді, 2017, Вип. 21(1). С. 180-190.

13. Linnell N., Figueira S., Chintala N., Falzarano L., Ciancio V. Hack for the homeless: A humanitarian technology hackathon. Global Humanitarian Technology Conference (IEEE), 2014. P. 1-8.

14. Коляденко С.В. Вплив цифрової економіки на глобалізацію. Економіка, фінанси, менеджмент: актуальні питання науки і практики, 2020. №2. С. 104-118.

15. Петрович С.Д., Тичук Р.Б. Використання технології розвитку критичного мислення в процесі проведення освітнього хакатону. Комп'ютер у школі та сім'ї: науково-методичний журнал, 2016. №5. С. 16-20.

References

1. Zukin, S., Papadantonakis, M. (2017). Hackathons as Co-optation ritual: Socializing workers and institutionalizing innovation in the “new” economy. Emerald Publishing Limited: 157-181.

2. Briscoe, G., Mulligan, C. (2014). Digital innovation: The hackathon phenomenon. Queen Mary University London: 1-13.

3. Romaniuk, I. (2016). Implementation of innovative educational activities in an educational institution. Practice of managing an educational institution, 2: 2333 [in Ukr.].

4. Dolhova, O. (2017). Hackathon as an Innovative Form of STEM-Education: Experience of Practical Activity of Leaders of Student Self-Government. Theoretical and Methodological Problems of Upbringing of Children and Pupils: Collection of Scientific Papers, 21(1): 180-190.

5. Stepanenko, O., Shaforost, Y., Moskaliuk, O. (2022).

Distance platforms for learning and self-development of pupils and students during martial law. Perspectives and Innovations of Science, 7(12): 417-428.

6. Shaforost, Y., Lut, O., Taran, V. (2022). Integrated approach to the development of research skills of middle school students in the process of studying chemistry. Scientific Bulletin of the Flight Academy. Series: Pedagogical Sciences: Collection of Scientific Papers, 11: 146-154.

7. Pozharytskyi, O., and Shaforost, Y. (2022). Peculiari ties of Distance Teaching of Chemical Disciplines in Agrarian Institutions of Higher Education. Bulletin of Science and Education, 6 (6): 185-193.

8. Kalinina L., Papizhuk V. (2023). Hackathon as an innovative format of professional and methodological training of a future foreign language teacher in the light of the new Ukrainian school. Innovative Pedagogy, 55(2): 37-41.

9. Tkachenko, O. (2015). Gamification of Education: Formal and Informal Space. Topical Issues of the Humanities, 11: 303-309.

10. Makarevich, O. (2015). Gamification as an integral factor in improving the effectiveness of distance learning elements. Young Scientist, 2 (17): 275-278 [in Ukr.].

11. Kyrychenko, V., Necherda, V. (2002). Hackathon as a technology for the formation of a student's socially successful personality. Theoretical and Methodical Problems of Children and Youth Education, 25: 156168.

12. Dolhova, O. (2017). Hackathon as an Innovative Form of STEM-Education: Experience of practical activities of leaders of student self-government. Theoretical and Methodological Problems of Upbringing of Children and Pupils, 21(1): 180-190 [in Ukr.].

13. Linnell, N., Figueira, S., Chintala, N., Falzarano, L., Ciancio, V. (2014). Hack for the homeless: A humanitarian technology hackathon. Global Humanitarian Technology Conference (IEEE), 1-8.

14. Kolyadenko, S. (2020). Influence of digital economy on globalization. Economics, Finance, Management: Current Issues of Science and Practice, 2: 104-118 [in Ukr.].

15. Petrovych, S., and Tychuk, R. (2016). Use of critical thinking development technology in the process of conducting an educational hackathon. Computer at School and Family: Scientific and Methodological Journal, 5: 16-20 [in Ukr.].

Размещено на Allbest.Ru