Модернизация сферы образования, начавшаяся в конце ХХ века с глобального процесса информатизации, в ХХI веке обрела новое методологическое измерение. Под влиянием стремительного развития цифровых технологий запустился процесс цифровой трансформации, повлекший за собой фундаментальные изменения во всех аспектах обучения (от содержания до новых форм и форматов). Ключевую роль в преобразовании образовательного процесса играет создание и развитие цифровой образовательной среды (ЦОС). Она определяет целевой ориентир цифровой трансформации образования и представляет собой создание гибкой и адаптивной образовательной системы, отвечающей запросам цифровой экономики и обеспечивающей максимально полное использование образовательного потенциала цифровых технологий [1].

ЦОС – это открытый комплекс ресурсов, условий и возможностей для обучения, развития, социализации, воспитания человека [2]. Она создает единое пространство для обучения, интегрируя цифровые технологии, образовательный контент, сервисы и платформы для организации и управления образовательным процессом. Обучение в ЦОС выходит за рамки учебного заведения, реализуя стратегию непрерывного саморазвития, становится доступным в любое время и в любом месте. Благодаря ЦОС субъекты образования получают возможность обмениваться идеями и работать над проектами в реальном времени, независимо от географического положения. ЦОС создает интерактивное и персонализированное пространство для взаимодействия всех его участников, трансформируя традиционную модель обучения в гибкую и доступную.

Переход от простого использования компьютеров в образовании (как инструмента деятельности) к созданию цифровой образовательной среды, известный как цифровизация образования, опирается на ряд нормативных документов. Например, стратегия развития информационного общества в Российской Федерации на 2017–2030 годы (утверждена Указом Президента РФ от 09.05.2017 N 203) определяет цели и задачи развития информационного общества, в том числе в сфере образования [5]. В федеральном государственном образовательном стандарте (ФГОС) акцент делается на развитие цифровой грамотности и использование ИКТ в образовательном процессе.

Для студентов технического колледжа математика является фундаментальной дисциплиной, она играет ключевую роль в их будущей профессиональной деятельности, поэтому создание ЦОС и переход к ней является обоснованным и необходимым условием организации образовательного процесса. Основная сложность заключается в том, что при создании ЦОС традиционный контент часто просто оцифровывается. Такой автоматический перенос материала не учитывает образовательный потенциал среды и не дает значимого педагогического эффекта.

Внедрение ЦОС в образовательный процесс математики (в техническом колледже), несет ряд позитивных изменений, охватывающих личностный и профессиональный рост участников, стимулирование самоорганизации и обмен опытом, обогащение новыми знаниями. В цифровых практико-ориентированных условиях обучающиеся приобретают новые умения и навыки, необходимые для успешной карьеры в выбранной области. В ЦОС студенты могут делиться своими знаниями и стратегиями деятельности с менее опытными. Для мотивированных и нацеленных на успех учащихся предлагаются вариативные, сложные и стимулирующие задачи, направленные на развитие творческого потенциала и применение их в квазипрофессиональных ситуациях. ЦОС способствует эффективному решению учебно-познавательных задач математики в опоре на визуальные средства (графики, диаграммы, интерактивные схемы и модели), которые обеспечивают наглядную репрезентацию абстрактных математических концепций. Это снижает когнитивную нагрузку с обучающихся, минимизирует их тревожность, связанную с традиционными, вербально-символическими методами обучения.

ЦОС по математике представляет собой комплексную систему, включающую в себя следующие компоненты: техническая составляющая, цифровой образовательный контент, сетевое образовательное взаимодействие, управление учебно-познавательной деятельностью обучающихся.

Под техническим оснащением понимается современная техническая база, это основа функционирования ЦОС. Она включает в себя различное аппаратное обеспечение (например, компьютер, ноутбук, телефон, мультимедийное оборудование), интернет-соединение и т. д. Акцент делается на обеспечение равного доступа среди обучающихся.

Ядро ЦОС составляет цифровая платформа. Это программные комплексы, которые позволяют организовать процесс обучения в цифровой среде. Иными словами, это единая платформа или портал, через который будет осуществляться доступ ко всем ресурсам. Цифровую платформу можно реализовать на готовых LMS (Learning Management Systems), например, Moodle, GetCourse, также на маркетплейсах для продажи курсов (например, Stepik, Skillspace), можно спроектировать и создать свои платформы, например на базе конструктора сайтов Tilda.

При формировании ресурсной базы ЦОС, важным аспектом является учет типологии обучающихся и различные уровни решаемых образовательных задач. Это означает, что необходимо учитывать уровень сформированности цифровых навыков, а также уровень предметной подготовки, предлагая задания различной степени сложности. Важно учитывать интересы обучающихся при выборе тем и заданий, потребности в использовании различных стилей обучения (визуальный, аудиальный, кинестетический) при освоении содержания с помощью образовательных ресурсов.
При анализе специфики ресурсной базы цифровой образовательной среды специально для студентов технических вузов, необходимо подчеркнуть, что она должна не просто дублировать учебники, а имитировать реальную производственную и технологическую среду. В отличие от гуманитарных наук, где присутствует большая часть текстовых и коммуникационных ресурсов, ядро ​​ресурсной базы для технических специальностей становятся интерактивные симуляторы и виртуальные лабораторные стенды. Обязательным компонентом являются вариативные ресурсы, обеспечивающие многоуровневый подход: для слабых студентов — пошаговые симуляторы с подсказками и мгновенной обратной связью, для сильных — открытые среды проектирования и исследовательские задания с не единственным решением. Критически важны мультимедийные ресурсы нового поколения — не просто презентации, а анимированные 3D-модели устройств и процессов с возможностью вращения, масштабирования и поперечного сечения, а также видеоинструкции с записью экрана работы в профессиональном программном обеспечении.

Обязательно наличие систематизированных библиотек и архивов — не только нормативных документов и стандартов ГОСТ, но и банков успешно выполненных студенческих проектов. Только такая полимодальная, вариативная и технологически богатая ресурсная база может обеспечить формирование реальных профессиональных компетенций выпускника технического колледжа.
При создании и развитии ЦОС для эффективного освоения студентами колледжа математики необходимо продумать решение целого спектра задач (таблица 1). Для решения каждой задачи важно соблюдать требования к проектированию предметных электронных образовательных ресурсов.

Таблица 1 – Задачи и требования к цифровым образовательным ресурсам

Принципиально новым становится взаимодействие с самой средой: интерактивный контент, симуляторы и адаптивные интерфейсы позволяют обучающемуся не потреблять информацию, а работать с объектами, получая мгновенную обратную связь. Цифровая среда разрушает замкнутость коммуникационного поля образовательного учреждения, обеспечивая прямое взаимодействие с работодателями, внешними экспертами и профессиональным сообществом через совместные платформы и цифровые архивы практик. Управление этими взаимодействиями осуществляется одновременно через интерфейс и алгоритмы среды, а также через межличностную коммуникацию, в которой педагог стимулирует и корректирует сетевую активность [4].

Форумы и блоги ЦОС выступают важными инструментами для субъектного взаимодействия, с их помощью обучающиеся обмениваются знаниями, опытом, эмоциями, учатся поддерживать друг друга и реализовывать разные формы кооперации. Здесь можно использовать неформальные методы подачи материала; регулярная публикация длинных текстовых материалов (постов) будет способствовать структурированию и систематизации изученных материалов. Формирующиеся в результате сетевых взаимодействий «цифровые следы», становятся для педагога новым способом анализа и коррекции образовательного процесса и результатов, повышения качества решаемых профессиональных задач.

ЦОС предоставляет широкий спектр инструментов для управления учебно-познавательной деятельностью обучающихся: от автоматизированных систем оценивания до средств коммуникации и совместной работы. Целевое назначение управления в проектируемой цифровой образовательной среде (ЦОС) заключается в создании эффективной и адаптивной платформы, которая будет способствовать глубокому пониманию математических концепций студентами технического колледжа. Основные цели управления включают: повышение качества обучения, развитие критического мышления и навыков решения проблем, а также подготовку студентов к профессиональной деятельности в области математики и смежных дисциплин [6].

Особое внимание заслуживает организация разнонаправленной и разноформатной обратной связи в ЦОС, реализующейся через разные системы взаимодействий, например: «обучающийся – педагог», «обучающийся – среда», «обучающийся – образовательный контент», «обучающийся – субъекты». Быстрая и развернутая обратная связь, стимулирует процессы анализа, рефлексии деятельности и результата, способствует поддержке идей индивидуализации и персонализации обучения. К эффективным способам реализации обратной связи можно отнести личное сообщение (аудио и видео формат), письменные комментарии со стороны педагога или других субъектов образования, отчет о личных достижениях обучающегося и его прогрессе, групповое взаимодействие.

Внедрение ЦОС трансформирует традиционную модель обучения, фокус внимания сосредотачивается не на содержании (знаниях предметной области), а на процессе образовательной деятельности, образовательном поведении обучающихся, формирующихся математических компетенциях. В такой модели студент преодолевает пассивную роль, занимая позицию архитектора собственной образовательной траектории. Он учится самостоятельно ставить учебные задачи, отбирать и критически оценивать цифровые ресурсы, инициировать профессионально-ориентированные проекты и осуществлять осознанный мониторинг своих образовательных достижений.

Изменяются роли и позиции педагога в ЦОС, он становится куратором цифрового контента, проектировщиком и модератором образовательного взаимодействия, навигатором в многообразии цифровых образовательных практиках, аналитиком данных, тьютором и наставником по сопровождению персональных образовательных траекторий.

В цифровой образовательной среде при обучении математике у педагога появляются новые профессиональные задачи, которые требуют принципиально иных компетенций и видов деятельности, в отличии от традиционного преподавания математики, которые строились преимущественно на меловой доске и поточном решении типовых задач:
1.    Преподаватель становится конструктором интерактивных математических моделей. Например, при изучении графиков с помощью таких ресурсов как GeoGebra или Desmos преподаватель дает возможность студенту наблюдать непрерывную трансформацию кривой и эмпирически открывать закономерности.
2.    Педагог осваивает функцию разработчика адаптивных тренажеров. В которых задача педагога становиться настроить алгоритм так, чтобы он распознавал, путает ли студент логарифм произведения и частного или ошибается в знаке при раскрытии скобок, и автоматически предлагал индивидуализированную траекторию отработки именно этого дефицита.
3.    Педагог организует сетевое математическое взаимодействие. Через виртуальные доски, например Яндекс, педагог выстраивает сессию коллективного поиска решения, где каждый участник вносит свои гипотезы, а учитель модерирует этот процесс, фиксируя рациональные зерна и корректируя логику рассуждений.
4.    Педагог осваивает аналитическую функцию. Задача педагога стоит в том, чтобы уметь интерпретировать полученные данные, выявляя зоны устойчивых затруднений и своевременно реконструировать методику изучения конкретной темы.

Проектирование и развитие ЦОС по математике должно основываться не на простом внедрении инструментов, а на погружении в математическую среду, на педагогическом дизайне, который через специальные алгоритмы целенаправленно культивирует субъектность. К таким алгоритмам относятся проектная деятельность обучающихся. Проектная деятельность помогает развить у обучающихся навыки самообразования, ответственности и исследовательской активности с опорой на использование современных технологий. Обучающиеся могут при реализации проекта использовать различные цифровые ресурсы, работать в синхронном и асинхронном формате в режиме 24/7. Совместно с педагогом они могут выстраивать свои собственные образовательные маршруты, способствующие повышению личностной мотивации и переносу знаний в реальные ситуации для эффективного решения поставленных задач.

Использование предметной ЦОС сопряжено с внедрением современных методик обучения, которые базируются на персонализации, интерактивности и гибкости обучения. Педагог может интегрировать очное обучение с онлайн-обучением (смешенное обучение), например, реализуя модели «перевернутый класс» или «ротация станций». Преимуществом данных моделей является возможность реализовать высокую включенность и вовлеченность обучающихся, идеи дифференцированного обучения, также развитие навыков самостоятельной работы. Подачу материала можно организовать небольшими, законченными блоками, где каждый модуль будет иметь только одну цель (объяснить правило, показать решение, закрепить навык). Преимуществом модульного обучения становятся высокая концентрация на материале, погружение в проблему и качество понимания, запоминания материала. К современным методикам можно отнести игровые элементы (рейтинги, бонусы, школы оценивания), которые помогают превратить урок в увлекательную деятельность.

Сформулируем педагогические условия успешной реализации процесса обучения математике в ЦОС.
Наличие визуально-деятельностного характера обучения. Необходимо применять различные построения, анализ графиков, диаграмм, вовлекая учащихся в активную деятельность, инициируя у них исследовательскую позицию. Данное условие направлено не просто на демонстрацию визуальных объектов, например, наглядное представление формул или теорем, а методически грамотное встраивание в процесс обучения, когда не просто реализуется эффект «иллюстрации», а способ деятельности или средство открытия новых знаний.
Использование платформ с адаптивным ветвлением. Такие платформы помогают строить учебный процесс под каждого ученика, так как контент платформы автоматически подстраивается под возможности и возникающие затруднения у обучающегося, подбирают для него задания разных уровней сложности, дают персональную обратную связь в виде рекомендаций для дальнейшего обучения. Это позволяет учащимся ликвидировать свои пробелы заранее, не дожидаясь контрольных срезов и итоговой аттестации.
Организация совместной математической деятельности. В образовательную практику необходимо внедрять групповую деятельность, где учащиеся не только работают в команде, но также активно обмениваются знаниями, навыками, «живым» опытом. Для эффективной реализации данного условия важно четкое распределение ролей и обязанностей между участниками группы, необходимо грамотно выстроить внешнюю стратегию контроля процессом работы, чтобы стимулировать участие каждого, и стратегию самоуправления. Помочь в этом могут задачи нестандартного, олимпиадного или прикладного характера, требующие дополнительной коммуникации и аргументации.
Реализация практико-ориентированной направленности обучения. Изучение математики целесообразно строить через решение профессиональных кейсов. Для учащихся технического колледжа важно применение математики в своей будущей процессии, поэтому значимым становится проектирование цифровых практикумов, моделирующих реальные технологические процессы, например можно рассчитать pH в химической технологии через десятичные логарифмы, смоделировать радиосигналы через тригонометрические функции, вычислить прочности конструкций через интегралы — на симуляторах и в интерактивных калькуляторах.
Формирование рефлексивных способов деятельности. В цифровой среде можно видеть каждый шаг учащегося, так называемый «цифровой след». Анализ цифрового следа позволяет минимизировать типичные ошибки, скорректировать ход образовательного процесса. Преподаватель вместе со средой помогают учащемуся выстраивать дальнейшую траекторию обучения, осознать разные точки затруднения и самостоятельно принять решение о повторении или углублении материала.
Методическая обоснованность математического контента. Для успешного обучения математике нужно учитывать разноуровневость в группе, потребность обучающихся в образовательном контенте разной степени сложности и формы предъявления. Например, для визуалов можно использовать интерактивные графики, для кинестетиков — виртуальные манипуляторы с возможностью изменять параметры. Основу данного условия составляет не столько наличие разных форматов, сколько их согласованность и методическая обоснованность переключения между ними в зависимости от этапа усвоения материала.

Таким образом, успешная реализация процесса обучения математике в цифровой образовательной среде требует не просто насыщения урока технологиями, а целенаправленного проектирования педагогических условий, среди которых ключевыми выступают визуализация абстрактного знания, адаптивность контрольно-обучающих процедур, использование профессиональных кейсов в математике и баланс между ручным и цифровым трудом. Эти условия обеспечивают трансформацию цифровой среды из информационно-справочного ресурса в полноценное дидактическое пространство, где математические понятия не заучиваются, а открываются, исследуются и применяются. Решающим фактором при этом остается готовность самого педагога осваивать новые предметно-цифровые компетенции и методически осмысленно интегрировать инструменты среды в логику развертывания математического содержания.

Литература:
1. Баранова Е. В., Носкова Т. Н., Павлова Т. Б. [и др.] Цифровое образование в терминах: учебно-методическое пособие: [16+] / под ред. Е. В. Барановой; Российский государственный педагогический университет им. А. И. Герцена. – Санкт-Петербург: Российский государственный педагогический университет им. А. И. Герцена (РГПУ), 2020. – 164 с.
2. Блинов В. И., Биленко П. Н., Дулинов М. В. Педагогическая концепция цифрового профессионального образования и обучения: монография / – Москва: Московский городской педагогический университет, 2020. – 112 с.
3. Катькало В. С., Волков Д. Л., Баранов И. Н., Зубцов Д.А., Соболев Е. В., Юрченков В. И., Старовойтов А. А., Сафронов П. А. Обучение цифровым навыкам: глобальные вызовы и передовые практики. Аналитический отчет к III Международной конференции «Больше, чем обучение: как развивать цифровые навыки», Корпоративный университет Сбербанка. — М.: АНО ДПО «Корпоративный университет Сбербанка», 2018–122 с.
4. Костикова А. А. Цифровая коммуникация: историко-философский анализ // Вестн. Моск. Ун-та. Сер. 7. Философия – 2019–№5 – с. 49–55.
5. Стратегия развития информационного общества в Российской Федерации на 2017–2030 годы (утверждена Указом Президента РФ от 09.05.2017 N 203).
6. Уваров Н. Н. Управление образованием // Вестник ТГПУ - 2004–№1 - с. 85–89.