Просмотр исходного текста страницы Flip Classroom One More Time — интерактивность и асинхронность в эффективных курсах на open-source (Стас Фомин, OSEDUCONF-2025)

;{{SpeakerInfo}}: {{Speaker|Стас Фомин}}
<blockquote>
Обучение в ВУЗах до сих пор в целом средневековое, несмотря на конкуренцию с глобальным интернетом. Но «Восстание ИИ» добивает стандартные задачи и экзамены!

С прошлого тысячелетия автор непрерывно экспериментировал в преподавании нетривиальных курсов и пришёл к развитию принципов ''flipped classroom'':
* Интерактивность материалов.
* Совместная работа в браузере.
* Асинхронное взаимодействие вместо лекций-семинаров.
* Одноразово-индивидуальные практические задания, превращающиеся после решения в обучающие материалы.

Оказалось, это просто реализуемо с свободным софтом — достаточно запустить <tt>code-server</tt> на персоналке. Получатся «интерактивные образовательные квесты», причем курсы смогут расти и сами, с помощью студентов.
</blockquote>

{{VideoSection}}

{{vimeoembed||800|450}}
{{youtubelink|}}


== Thesis ==
=== Введение ===
Несмотря на технический прогресс, который мог бы давно улучшить образование в ВУЗах, там до сих пор всё сковано средневековыми подходами — «лекции в аудитории с доской» и «выматывающие учителя и студента семинары по расписанию», «книги в библиотеке» и «набор древних задач со давно слитыми решениями», не говоря уж про «театр потоковых экзаменов», где разыгрывается унылая пьеса про «справедливую оценку знаний», приводящая с нервному срыву как студентов, так и экзаменаторов. Да, лекционный схоластический формат родился в глубоком средневековье, когда профессор был тот кто «написал свою книгу». Студенты — те, кто слушали, как он её читал, и конспектировали. Набор конспектов и был их «свидетельством образования». Тогда это как-то работало, но сейчас уже нет — материалы доступны, студенты не видят смысла в записи–конспектировании–переписывании, хотя основной смысл был именно в процессе осознания, а не в результате–копиях. В результате «знания» сводятся к талмудическому зазубриванию фактов—шаблонов и элементарным символическим действиям «ручкой на бумаге», не давая практических навыков применимых в современной индустрии. А изменить процесс часто не дают бюрократы, сковывающие учителя нормативами лекционных часов и семинарских занятий.

Конкуренция с онлайн-курсами и интернет-ресурсами запустила изменения, но недостаточные, чтобы сломать эти «славные традиции».
Хороший пинок дала ковидная истерия: появились массово видеозаписи «лекций у доски» и попытки созвонов вместо семинаров. А в этом году, взлёт больших языковых моделей, известных в народе как «нейросети»™, привёл к плачу учителей по всему миру «что делать?» — «студенты не слушают меня, а смотрят англоязычное в нейропереводе», «ИИ решил все мои задачи». Задумаемся о другом — «что не делать?» — чтобы было время и силы на что-то более полезное, чтобы у студентов были практические навыки и уверенность в понимании.

У меня ежегодный опыт «с прошлого тысячелетия» курсов по алгоритмам–криптографии и подобному Computer Science в МФТИ и ИСПРАН. Прошёл эволюцию от «доски c мелом» и «дуэлей на устных экзаменах», через книги и лекции с слайдами, к прогрессивным форматам, удобным и эффективным студентам и преподавателям.
Всегда использовал только свободный софт, а то, что предлагаю тут, легко развернёт любой линуксоид даже на персоналке.

=== Flipped Classroom и интерактивная коллаборация в браузере ===

Десятилетия я пробовал и продвигал две ключевых идеи:

* '''Flipped Classroom''', когда всё лекционное готовится заранее, книгами–слайдами, а главное — компактными видеороликами, спасающими от требования, что «курс должен быть прочитан». Благо свободный <tt>OBS</tt> дает всем «видеостудию» не вставая с любимого стула <ref name="20190126Q">Фомин, С. А. OBS — швейцарский нож передачи знаний. Боевые приёмы Open Broadcaster Software. Свободное программное обеспечение в высшей школе : Сборник тезисов Четырнадцатой конференции, 2019, Переславль, ООО «МАКС Пресс», 82--92, [[20190126Q]]</ref>, а копеечный планшет–стилус <ref name="20140126-4">Фомин, С. А. Магия пера или эффективная свобода преподавания со стилусом. OSEDUCONF-2014 // Девятая конференция «Свободное программное обеспечение в высшей школе» : Тезисы докладов, 2014, Переславль, Альт Линукс, [[20140126-4]]</ref> позволит не тосковать о «доске с мелом» и других доисторических артефактах.
* Работы с студентами в какой-то общей, дистанционно доступной среде, не требующей от студента ничего, кроме браузера — начиная от <tt>MediaWiki</tt> (см. <ref name="20150125K">Фомин, С. А. MediaWikiQuizzer или ВикиЭкзамены — тесты, удобные и для преподавателя и для студента. OSEDUCONF-2015 // Свободное программное обеспечение в высшей школе : Тезисы докладов, 2015, Переславль-Залесский, Альт Линукс, [[20150125K]]</ref>, <ref name="20170129D">Фомин, С. А. Эффективная «домашка» — задачи студентам на MediaWiki. Свободное программное обеспечение в высшей школе : тезисы докладов, 2017, Переславль-Залесский, Basealt, [[20170129D]]</ref>), эволюционируя до сервисов коллаборации, таких как <tt>Cocalc</tt>, <tt>JupyterLab</tt>, <tt>CodeServer</tt> <ref name="20230128F">Фомин, С. А. Современные «интерактивные среды» и «живые лаборатории» — эффективное дистанционное образование по алгоритмам и математическим дисциплинам. Восемнадцатая конференция. Свободное программное обеспечение в высшей школе : Тезисы докладов материалов конференции, 2023, Москва, ООО «МАКС Пресс», 63--64, [[20230128F]], EDN GIZTTL</ref> — чтобы можно было работать не только на очных семинарах, но и дистанционно, без «пера и бумаги».

В результате, я пришёл к следующим выводам:

* Самая удобная среда для совместной работы на ближайшее десятилетие — <tt>code-server</tt>, т.е. «VSCode в браузере».
<blockquote>
Да, заметим что у VSCode не пермиссивная лицензия, но астрим проект — Code-OSS абсолютно свободен, под MIT-лицензией и code-server. Дальше мы будем говорить о VSCode, подразуевая VSCode или code-server, просто так понятней для большиства слушателей — т.к. с ним уже сталивалось большинство. Это самый стандартный интерфейс, который или уже знаком студентам, или скоро им понадобится в любой IT-профессии.
* Развернуть его в пару команд можно любому айтишнику даже на домашней персоналке, пробросив <tt>ssh</tt>-туннель до любого облачного сервера.
* Его возможностей хватит не только на «юпитер-ноутбуки с питоном», но и для полноценного программирования с отладкой практически во всех стеках, документирования и ведения обучающих материалов — есть тексты–формулы, рисование схем, всё необходимое.
</blockquote>
* Не нужно думать о «публикации обучающих материалов», мучаясь с мудреными системами сборки PDF-книг и слайдов по <tt>LaTeX</tt> коду, или там системы публикации книг–сайтов типа <tt>Quattro</tt> или <tt>Sphinx</tt>/<tt>RST</tt>. Это конечно тоже возможно! Но не нужно!
* Пусть студент и преподаватель наравне работают — изучают, правят, экспериментируют в одной и той же среде, и обычно достаточно того, что может показать сам <tt>Code-Server</tt>
** jupyter-ноутбуки, markdown-документы, drawio-схемы, код;
** там могут быть интерактивные и анимированные штуки;
** картинки, видео и работающие системы симуляции;
** даже простые Markdown-документы с мгновенным предпросмотром включают и формулы, и Mermaid-диаграммы, есть множество расширений, позволяющих создавать конспекты, наброски статей, задачи — без стандартных мучений с TeX и текстовыми процессорами.

Лично я экспериментирую с изобретенным форматом «бесслайдовых» конспектов–майндмапов, которых можно создавать «со скоростью мысли», на порядки легче, чем например, верстка в LaTeX/Beamer, не говоря уже о всяких поверпоинтах. Ведь достаточно осознать, что «слайдовая разбивка» нужна только несчастному докладчику с примитивной листалкой. Если вы что-то рассказываете–показываете не отходя от клавиатуры — у вас на порядок больше возможностей навигации, и важно сконцентрироваться на выделении и структуризации ключевых идей (чтобы остальное проговорить голосом) — а это можно хитро оформить CSS-стилями для просмотра Markdown-документов.

Для демонстрации «а что, так можно было?», я создал в этой среде не только разные курсы по вычислительной математике, алгоритмам и теории сложности <ref name="pyomo-business-optimization">Курс «Моделирование бизнес-задач», https://discopal.ispras.ru/Business-modeling-pyomo, https://gitlab.ispras.ru/discopal/adv2022-course-pyomo-business-optimization</ref>, <ref name="hard-problems-formulations">Курс «Моделирование труднорешаемых задач», https://discopal.ispras.ru/Hard-problem-modeling, https://gitlab.ispras.ru/discopal/hard-problems-formulations</ref>, <ref name="algo-visual">Курс «Визуализация алгоритмов», https://discopal.ispras.ru/Algo-vusial, https://gitlab.ispras.ru/discopal/algo-visual</ref>, <ref name="sympy4algorithms">Курс «Sympy для алгоритмов», https://discopal.ispras.ru/Sympy4algorithms, https://gitlab.ispras.ru/discopal/sympy4algorithms</ref>, но также спецкурс по физике/аналитической механике <ref name="mechanics-sympy-intro">Спецкурс по аналитической механике с SymPy, https://discopal.ispras.ru/Mechanics-sympy-intro, https://gitlab.ispras.ru/discopal/mechanics-sympy-intro</ref>, а чтобы показать, что Jupyter-ноутбуки не только «про питон» — интерактивный курс по изучению Haskell <ref name="haskell-exercism">Курс «Интерактивный Haskell», https://discopal.ispras.ru/Haskell-exercism, https://gitlab.ispras.ru/discopal/haskell-exercism</ref>.

=== Flipped Asynchronous Seminars ===

С этим арсеналом я попробовал атаковать следующее после лекций наследие темных веков — семинары. Падение интереса к семинарам в «глобальную информационную эпоху» отмечается многими <ref name="20240628B">Курячий, Г. В. Кризис «средневековой» модели образовательной площадки в условиях информационной связности. Девятнадцатая конференция «Свободное программное обеспечение в высшей школе» : Материалы конференции, 2024, Москва, ООО «МАКС Пресс», 11--14, [[20240628B]], EDN MVJFTI</ref>, но у автора был личный вызов — «курс по выбору для шестикуров МФТИ» на полсотни студентов, где всё было особенно сложно — эти студенты уже давно плотно работают, в массе не посещают аудиторных занятий, их оказалось нереально собирать даже на дистанционные семинары–созвоны. Причем многие «втягиваются» только спустя пару-тройку месяцев, а то и вовсе после официальной даты экзамена. К сожалению, тупо послать немотивированных нельзя, нужно принимать переэкзаменовки, чем эти студенты и пользуются («ну давай *уд*, а то всё равно замучаю»). Да, это был не совсем курс по выбору — выбор был, но альтернативой были совсем странные, малопрактичные и непопулярные курсы, от которых был поток немотивированных «беглецов». Это конечно проблема процесса, но в этом был и некий вызов — как «интегрировать в работу» и таких «беженцев», что было нереально, если придерживаться фиксированных планов семинаров.

И решение пришло: давайте ''flip''-нем и общепринятые <s>гендерные</s>учебные роли! Вместо стандартного процесса «избитый набор задач, часть разбирается на семинаре, остальное студенты списывают друг у друга», поднимем студента до преподавателя! Пусть студент тоже творит обучающие материалы, решая индивидуальные задачи! Использует те же технологии, что и преподаватель, создавая код–текст–юпитер–ноутбуки и объясняющий видеоролик!

Это разом убивает кучу зайцев:

* '''Нет проблем со списыванием''' — подсматривайте решения друг друга, помогайте, среда и процесс за это!
* '''Мотивация''' — это не одноразовая работа на выброс, сдал–выкинул–забыл, почти нетленка, обучающий материал, хотя и некритичный, если будут ошибки или косяки. Конечно, делаются пара итераций, преподаватель правит ошибки студентов, но и студенты «отлаживают» материалы учителя!
* Курс органично «растет вширь» без даже преподавателя!
* Студенты тренируют навыки публичных выступлений — гораздо эффективней, чем просто давать выступить на семинаре. Это полезно как для подготовки защиты диплома, так и профессиональной или научной работы. Перевернув «конспектирование лекций» мы снова добиваемся чтобы «понимание» бегало между аналитическими и разговорными центрами.
* Практические навыки «быстрых видеоотчетов» востребованы в современном IT, ну а техническое видеоблогерство — полезная рыночная ценность.
* И всё это асинхронно — можно начать работу в любое время, хотя конечно, надо поощрять первопроходцев.

Задания стоит делать мотивирующими:

* «вы математик-аналитик, решающий бизнес–задачу до прототипа приложения»;
* «вы преподаватель или видеоблоггер, разбирающий алгоритмическую задачу для собеседования в IT-компанию»;
* «вы исследователь, рецензирующий статью, или готовящий семинар по ней»;
* ну или подобным образом, чтобы студент чувствовал «получение полезных навыков и уверенности».

«Навстречу» студентам идут разборы решений от преподавателя. Преподаватель, если хороший профессионал, сильно загружен настоящей работой в науке или индустрии, но имея общую среду, может заняться разбором решений без всяких «резервирований времени, подготовок к семинарам, путешествий к аудиториям» (страшно вспомнить свои поездки в долгопу, по два часа в каждую сторону, возню с свертыванием–развертыванием проектора, и всё ради часового занятия), в любое выдавшееся свободное время при минимально вменяемом ментальном состоянии.

Технически, «подключение» занимает минимальное время:

* Постоянно открытая вкладка в браузере с проектом (или несколькими вкладками) — броузеры научились помнить контекст, и у вас всегда проект под рукой, преподаватель всегда может посмотреть — что там происходит в курсе?
* Запуск OBS, просмотр решения студента и видеозапись экрана в режиме Pause/Unpause (чтобы скрыть паузы на обдумывание). Исправление ошибок–косяков, показ лучших практик, и параллельно быстрое составление конспекта ключевых проблем и советов.
* Для конспектов я также применял метод «бесслайдовых markdown–майндмапов» приправленных емодзи для вдохновения — это когда-нибудь будет темой отдельного доклада.
* Ура, готов миниблок–разбор–минисеминар!

Кстати, подобная ситуация и у студентов, и им тоже легко включаться в работу «по возможности».

Этот взаимный поток решений и разборов можно:

* просто записывать в каком-нибудь файле <tt>feedback.md</tt>;
* вести чаты–группы–топики в ТГ-каналах
** туда можно забрасывать и конспекты разбора и ссылки на видео, или просто двухстрочные замечания «так хорошо / так не надо»;
** можно дублировать это и студентам в личку;
* видео можно выкладывать на видеосервисы или в любое файлохранилище (стандартное облачное, хранилище университета, nextcloudы, FTP, сайты), сейчас любой броузер проиграет обычный MP4-файл, где был он ни был, без нужды в каком-нибудь хитром ю/ру-тубе;
* это и будет «асинхронный непрерывный семинар», который сохранит свою актуальность для следующих семестров — его смогут смотреть новые поколения студентов!
* формат максимально компактный и эффективный — только решения студентов и разборы ошибок, «проиндексированный конспектами» — несравнимо по эффективности по сравнению с ужасно унылыми записями многочасовых «мастерклассов в аудитории», где большую часть времени происходит непонятная возня.

Некоторое количество созвонов сохранилось, но это было в основном общение 1:1:

* Для решения какой-то конкретной проблемы–блокера минут за пять — легко договорится «не понимаю почему не работает — ладно, покажите, го в созвон?»
* Либо долгие созвоны при разборе какой-то исследовательской задачи (разбора статьи, глубокого оптимизационного исследования и т.п.) — для тех, кто занимался «индивидуальным глубоким погружением» — и именно в режиме ненапряжного «парного программирования», в отличие от групповых, созвоны максимально эффективны.

Кстати, парные созвоны оказалось удобно делать даже в ситуациях, когда студенты были на работе в организациях, где забанены WebRTC-протоколы, на которых работает весь софт групповых созвонов (а такое всегда можно ждать от РКН) — тогда можно созваниваться через телефон (телеграмом или просто), и совместно что-то делать в общей среде.

Надеюсь кто-то из этих студентов станет преподавать по-новому, ведь смена научных и технических парадигм окончательно происходит только ''со сменой поколений носителей''.

=== Восстание Машин ===

Отдельно стоит отметить, что подобный подход устойчив к «Проблеме Года»™ — роста разума больших языковых моделей, рожающих гладкие разумные тексты и решающих среднесложные задачи. Многие знакомые преподаватели жаловались, что «хакнуты» их экзамены с классическими наборами задач, не говоря уж о тех, кто в качестве работ принимал тексты. Ценность «гладко написанного» текста на любом языке упала до нуля, дистиллированные математические и алгоритмические задачки щелкаются *чатгопотой* на ура. Из личного общения со студентами, узнал, что практически у всех, несмотря на казалось бы сложность зарубежного платного доступа, есть доступ к самым ведущим моделям, на конец 2024 — <tt>chatgpt4o</tt>, хотя и условно-бесплатный <tt>deepseek</tt> тоже демонстрируют неплохие результаты. Лично наблюдал, как нейросетями были «перебиты» мои старые наборы теоретических и алгоритмических задач. Да, мой старый подход — давайте для разминки порешаем задач с «leetcode/spojcode/codechef» — уже не работает.

Хорошо это или плохо? Плохо, когда разум студента совсем в этом не участвует, когда телефон фоткает задачу и копируется ответ.
Но выкидывать совсем? Это ведь ценный современный инструмент, и нужно учиться им пользоваться — от навыков *promt engineering* до декомпозиции задач!

Скорее стоит подумать «учить ли логарифмическим линейкам в компьютерном мире?»© Полезно ли зубрить доказательства теорем, если люди не в состоянии применить это к реальности? В индустрии автор часто встречал выпускников ведущих ВУЗов, прослушавших курсы оптимизации с десятками теорем про сходимость–оптимальность–базисы–краевые условия… и при этом не способных сформулировать и даже понять постановку задачи оптимизации для их проблемы!
«Поисковая эрудиция» уровня «синтаксиса языков» и «API библиотек», «зубрежка буквоедских определений» и «вывод простых формализмов» — это уже не показатель крутизны специалиста, это всё заберет «ИИ», а вот «сопряжение формализмов с реальностью» — становится всё более и более важным.

Удивительно, что именно Болливуд выпустил «Три идиота» — один из лучших фильмов про проблемы современного образования, стоит посмотреть там хотя бы эту сцену, про бессмысленность зубрежки формальных определений <ref name="3idiots-scene">Одна из ключевых сцен в фильме «Три идиота», посвящённая проблемам традиционного образования, https://www.youtube.com/watch?v=-MlkASchodc</ref>.

Надо ставить такие задачи, чтобы они сразу не решались *чатгопотой*, но совершенно нормально, если ИИ будет что-то подсказывать студенту, пусть он занимается с ним маевтикой без преподавателя!

Например, простые алгоритмические задачки — да, ИИ может решить.

* но надо сделать не просто решение, с русифицикацией и максимальной читаемостью, а визуализацию работы алгоритма (см. <ref name="20240629H">Фомин, С. А. PyAlgovizualizer — эффективное преподавание алгоритмов. Девятнадцатая конференция «Свободное программное обеспечение в высшей школе» : Материалы конференции, 2024, Москва, ООО «МАКС Пресс», 69--75, [[20240629H]], https://gitlab.ispras.ru/discopal/pyalgovisualizer</ref>):
** с использованием редкого фреймворка, в котором нужно еще разобраться;
** с хорошими визуальными метафорами;
** и о котором нейросети ничего не знают, и вряд ли будут.
* и еще записать видео с разьяснениями «как оно работает»…

Или надо поставить формулировку матпрограммирования по бизнес–задаче…

* но с использованием специальных редких модулей-хелперов для моделирования данных;
* с специальными требованиями по формулированию модели;
* с получением бизнес–приложения в одной ячейке;
* и опять с видеоразбором.

Опробовано еще куча идей — «вот простые задачи по CS/математике, но решать их надо через sympy», нет места перечислять их все, но я думаю, смысл ясен.

Возможно когда-то ИИ сможет и это всё, но сложность и количество промтов к нему будут сильно больше, чем просто разобраться в задаче и сделать всё самостоятельно.

Отдельный открытый вопрос про быстрые тесты с простыми вопросами <ref name="20150125K">Фомин, С. А. MediaWikiQuizzer или ВикиЭкзамены — тесты, удобные и для преподавателя и для студента. OSEDUCONF-2015 // Свободное программное обеспечение в высшей школе : Тезисы докладов, 2015, Переславль-Залесский, Альт Линукс, [[20150125K]]</ref>, польза от которых тоже бывает, и как их сделать малоуязвимыми к быстрой атаке без промтов («телефон с фото») — это вопрос пока открытый, но интересный, есть идеи, возможно им стоит заняться.

И конечно надо прекратить в ВУЗах заниматься предметами, обучение которым можно тупо автоматизировать еще на уровне школьников даже без ИИ — всякие «основы питона» и прочая элементарщина, не говоря уже про распространенных в РФ вредительских курсах по изучению «самодельных языков программирования». Тратить ресурсы на это просто недопустимо <ref name="20200208Q">Фомин, С. А. Udaff — русский пиктографический Python. От элементарных алгоритмов до гомоморфного шифрования. Свободное программное обеспечение в высшей школе : Сборник тезисов XV конференции, 2020, Переславль, ООО «МАКС Пресс», 121--127, [[20200208Q]], EDN JZBFRI</ref>.




{{----}}
[[File:{{#setmainimage:Flip Classroom One More Time — интерактивность и асинхронность в эффективных курсах на open-source (Стас Фомин, OSEDUCONF-2025)!.jpg}}|center|640px]]
{{LinksSection}}
<!-- <blockquote>[©]</blockquote> -->

<references/>

[[Категория:OSEDUCONF-2025]]
[[Категория:Draft]]
[[Категория:СПО в образовании]]