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

Ссылки сюда (1) →

Короткая ссылка: 20250207B

Докладчик

Стас Фомин

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 code-server на персоналке. Получатся «интерактивные образовательные квесты», причем курсы смогут расти и сами, с помощью студентов.

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 OBS дает всем «видеостудию» не вставая с любимого стула , а копеечный планшет–стилус 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 MediaWiki (см. , ), эволюционируя до сервисов коллаборации, таких как Cocalc, JupyterLab, CodeServer — 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 — code-server, т.е. «VSCode в браузере».

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 ssh-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.

• Не нужно думать о «публикации обучающих материалов», мучаясь с мудреными системами сборки PDF-книг и слайдов по LaTeX коду, или там системы публикации книг–сайтов типа Quattro или Sphinx/RST. 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 Code-Server
  • 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 , , , , но также спецкурс по физике/аналитической механике , а чтобы показать, что Jupyter-ноутбуки не только «про питон» — интерактивный курс по изучению Haskell .

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 , 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 гендерныеучебные 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 feedback.md;
• 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.