
Cite: Ararat-Isaeva M. S., Ararat-Isaev M. Yu., Grigoryev S. G., Kurnosenko M. V. Modelling repository of STEM projects as an open archive subsystem / M. S Ararat-Isaeva, M. Yu. Ararat-Isaev, S. G. Grigoryev, M. V. Kurnosenko // Scientific and technical libraries. 2022. No. 2. P. 71–90. https://doi.org/10.33186/1027-3689-2022-2-71-90
    
    В современных образовательных учреждениях всё более актуальным и востребованным становится использование в качестве педагогического инструмента метода проектов, который предполагает получение знаний учащимися в процессе выполнения практических заданий-проектов. Одна из тенденций в ходе применения метода проектов – STEM-проектирование [1–3]. 
    STEM-проектирование в образовании – это инновационная методика, способная вывести на новый уровень совершенствование формируемых у обучающихся компетенций, которые позволят им жить и трудиться в высокотехнологичном обществе, подготовить кадровую базу [4]. Наука (science), технология (technology), инженерия (engineering) и математика (math) составили аббревиатуру STEM, используемую для описания интеграции естественно-научных дисциплин. Этот термин обычно используется при выборе образовательной политики и учебных программ в образовательных учреждениях для повышения конкурентоспособности в области развития науки и техники [5]. STEM-проектирование предполагает комплексный подход, обеспечивающий междисциплинарную связь в изучении проблемы или явления. Для того чтобы STEM-проект был эффективен, он должен быть основан на интеграции различных предметов [6].
    В ходе работы над созданием комплекта учебно-методических материалов по применению робототехнических образовательных комплексов в STEM-проектах совместно с педагогами образовательных организаций Москвы были отмечены недостатки при проведении поиска существующих STEM-проектов: отсутствуют база данных проектов и единое описание проектов; найденный материал не апробирован 
в образовательных учреждениях; материал не подходит для необходимого уровня обучения.
    
    Разумеется, по мере накопления реализованных STEM-проектов возникает необходимость в их классификации и хранении, причём хранение должно быть с возможностью поиска по метаданным. Всё это можно сделать в рамках открытого архива и его компоненты – институционального репозитория. В свою очередь репозиторий STEM-проектов может быть подсистемой институционального репозитория. Репозиторий – это публично доступный открытый архив информации (ОАИ) научных, исследовательских и образовательных организаций, в которых члены сообщества размещают свои опубликованные и подготовленные к печати статьи и другие материалы научно-исследовательской и научно-организационной деятельности [7].
    Понятие институциональный репозиторий имеет двойное происхождение. Институциональные репозитории частично связаны с цифровой интероперабельностью, которая в свою очередь – с инициативой открытых архивов (OAI) и её протоколом для сбора метаданных (OAI-PMH); они связаны и с понятием электронной библиотеки, то есть их функции сбора, хранения, классификации, каталогизации и обеспечения доступа к цифровому контенту аналогичны функциям обычных библиотек.
    
    Институциональный репозиторий может содержать следующие материалы: научные статьи; аннотации и диссертации, авторефераты диссертаций; учебные материалы; книги или разделы книг; студенческие работы; материалы конференций; патенты; изображения, аудио- и видеофайлы; веб-страницы; компьютерные программы; статистические материалы; научные отчёты.
    Основные особенности институционального репозитория:
    обеспечение свободного доступа к результатам научных исследований, которые проводятся в вузе, через самоархивирование;
    доступ к научным исследованиям вуза для мирового сообщества;
    сосредоточение материалов в одном месте;
    
сохранение других электронных материалов, в том числе неопубликованных, таких как диссертации и технические отчёты.
    Ещё один важный аспект развития репозиториев: на их основе можно организовывать и продвигать научную коммуникацию внутри самой организации [8].
    
    Рассматривая репозиторий STEM-проектов как подсистему открытого архива, следует определить для него ряд базовых принципов:
    открытость. Ресурсы ОАИ создаются и используются исключительно как ресурсы открытого доступа беспрепятственно на бесплатной основе; 
    легитимность. Размещение и использование ресурсов осуществляются на легитимной основе в рамках существующих правил отечественного законодательства об авторском праве и интеллектуальной собственности и соответствующих норм международного права;
    интероперабельность. Способность программно-технического обеспечения (ПТО) и интерфейса системы беспрепятственно взаимодействовать с другими ПТО в доступе и, при необходимости, в выгрузке;
    мобильность. Обеспечение работы с любыми мобильными коммуникациями, в том числе с использованием мобильных приложений;
    кроссплатформенность. Способность программного обеспечения (ПО) работать с несколькими операционными системами или аппаратными платформами;
    коммуникабельность. Возможность обмена информацией с другими системами открытых архивов или системами автоматизации библиотек [9].
    Репозиторий должен обладать следующими характеристиками:
    иерархической структурой, помогающей наглядно ориентироваться в тематике документов [11];
    едиными требованиями для оформления и хранения проектов [12];
    удобным многокритериальным поиском STEM-проектов по большому ряду метаданных с помощью редакционной системы;
    
содержать апробированные в образовательных организациях STEM-проекты;
    обладать широкими возможностями для пользователей по размещению разных типов контента [13].
    Так, проект «Репозиторий учебного контента» (рис. 1) был пилотно реализован на Украине в 2015–2017 гг. совместно с немецкой компанией LOKANDO [14], в ходе работы к репозиторию было подключено около 7 тыс. школ и около 450 тыс. учителей, но по причине отсутствия финансирования проект был свёрнут. Творческая группа нашего проекта, принимая во внимание успешную апробацию репозитория на Украине, сделала попытку адаптировать этот репозиторий для нужд хранения STEM-проектов, незначительно его доработав.

Рис. 1. Проект «Репозиторий учебного контента»
    По результатам проведённого исследования была разработана модель репозитория STEM-проектов. Репозиторий обеспечивает редактирование, доступность и сохранность результатов проектной деятельности, где единицей хранения является проект. Для идентификации и поиска проектов используются метаданные [10]. Запись метаданных представляет собой набор элементов или атрибутов [15]. 
    
В рамках предлагаемого проекта под общими метаданными предлагаются: тема проекта, краткая аннотация о проекте, авторы проекта, библиография, файлы проекта, теги – указываются каждым автором проекта, исходя из его индивидуальных характеристик.
    В категорию «Краткая информация о проекте» входят метаданные: уровень образования; классы/год обучения; предмет/дисциплины; оборудование, используемое при работе над проектом, например, компьютеры, робототехнические наборы (такие, как [16–19]); электронные ресурсы, используемые при работе над проектом; форма обучения; продолжительность работы над проектом в ак. ч; форма деятельности.
    В файлах проекта пользователи репозитория могут размещать разные формы материалов к занятиям: презентации, видео, инструкции по сборке модели, схемы электрической цепи и др. В эту категорию входят метаданные: отчёт о проекте, план-конспект занятия, мультимедийные приложения к занятию.
    В категорию «Предметы» входят метаданные: предметы школьной программы (предметные области STEM).
    В категорию «Дисциплины» входят метаданные: дисциплины высшей образовательной программы.
    В категорию «Уровни образования» входят метаданные: школа, бакалавриат, специалитет, магистратура.
    В категорию «Классы» входят метаданные: 1–11 классы.
    Категория «Год обучения» используется при рассмотрении совокупности «Вуз»; в неё входят: 1–6 годы обучения.
    В категорию «Форма обучения» входят метаданные: очная, дистанционная.
    В категорию «Форма деятельности» входят метаданные: урочная, внеурочная.
    Для представления структуры репозитория STEM-проектов (рис. 2) построена интеллект-карта (ментальная карта), представляющая собой метод структуризации концепций с использованием графической записи в виде диаграммы, разработанный психологом Тони Бьюзеном в конце 1960-х гг. Этот метод используется в качестве инструмента концептуального проектирования ПО [20]. 


    
Для визуализации структуры репозитория было выбрано ПО Xmind [21]. Xmind – это инструмент, позволяющий создавать интеллект-карту, в которой разрозненные предложения (идеи) выстраиваются схематично, и представить все необходимые элементы в виде древовидной схемы. Такой способ организации и визуализации информации упрощает её понимание и осмысление, а также помогает выработать чёткий план действий [22].
    
    Репозиторий STEM-проектов обладает иерархической структурой и состоит из двух основных папок, определяющих уровень образования, на которых реализуются STEM-проекты, – это «Школа» и «Высшее образование» (рис. 3). В каждой папке размещаются проекты с описанными метаданными. 

Рис. 3. Представление иерархической структуры репозитория 
STEM-проектов в сети интернет
    Репозиторий STEM-проектов обладает свойством поиска проектов по каталогам, что реализуется с помощью двух предметных рубрик: «Классификация по обучающимся», «Облако тегов».
    
    Классификация по обучающимся представляет собой разделение проектов по двум совокупностям: проект предназначен для обучения учащихся школьного возраста или студентов вузов. Для конкретизации поиска каждая совокупность обладает уточняющими фильтрами (рис. 4). 
    
Рис. 4. Интеллект-карта «Классификация по обучающимся», 
построенная с помощью ПО Xmind
    Совокупность «Школа» (учащиеся средних образовательных учреждений) имеет фильтры, соответствующие метаданным проекта: «Классы», «Предмет» (предметные области STEM) (рис. 5), «Оборудование», «Электронные ресурсы», «Форма обучения», «Продолжительность», «Форма деятельности».
    Совокупность «Высшее образование» (обучающиеся – студенты высшего учебного заведения) имеет фильтры, соответствующие метаданным проекта: «Дисциплина», «Год обучения/курс», «Уровень образования (бакалавриат/магистратура)», «Оборудование», «Электронные ресурсы», «Форма обучения», «Продолжительность».
    Таким образом, представленная классификация облегчает поиск проекта под конкретную группу обучающихся по соответствующим признакам. 
    

Рис. 5. Размещение проектов по предметам (предметным областям) 
в сети интернет
    Использование STEM-технологий не ограничивается определённым видом оборудования и ресурсов, один и тот же проект может быть реализован в группах учащихся с разным уровнем подготовки и в разных образовательных программах, а также с различным оборудованием. В связи с этим появляется необходимость в уточнении (дополнительном описании) STEM-проектов, выходящем за рамки первой предметной рубрики, что приводит к необходимости введения второй предметной рубрики – облака тегов. 
    Облако тегов – визуальное представление списка тегов, которое даёт пользователю библиотек визуальное представление о той информации и тех материалах, которые размещены на сайте [23]. 
Теги (с английского языка – ярлык, метка) используются для описания проекта в виде ключевых слов. Преимущества тегов в том, что они дают возможность описать проект, выходя за рамки первой предметной рубрики, и связать множество проектов, используя горизонтальные связи.
    
    


                                           
    Теги обеспечивают быстрый и удобный поиск проекта по требуемым критериям, для чего используются гиперссылки. Авторы проекта ставят теги самостоятельно, исходя из содержания проекта, причём каждый проект может иметь несколько тегов. В результате исследования ключевых слов проектов педагогами были предложены примеры тегов (рис. 6). Ими могут быть предметные области STEM; языки программирования, использованные в проекте; DIY; геймификация; ступень образования (дошкольное, школьное или высшее образование); количество учащихся, занятых в проекте (индивидуальный, парный или командный проект), и отметка о том, что апробация проведена.
    
    Таким образом, теги помогают составить детальное описание для каждого проекта, облегчая его поиск.
    
    Представленный в статье репозиторий STEM-проектов размещён в интернете (рис. 7) и используется более 40 образовательными учреждениями. Репозиторий как электронный каталог проектов обладает рядом преимуществ: доступность проектов, лёгкость идентификации проекта, простота его поиска, обеспечивающаяся двумя предметными рубриками. 

Рис. 7. Заглавная страница репозитория STEM-проектов 
в сети интернет
    
Этот ресурс позволяет накапливать информацию о STEM-проектах, предоставляя возможность авторам добавлять разработанные проекты, описанные по единому образцу. Таким образом, репозиторий STEM-проектов становится ресурсом для обмена опытом между педагогами.
    В настоящее время STEM-проектирование активно внедряется в образовательный процесс как школ, так и вузов, следовательно, создание хранилища STEM-проектов является актуальной задачей. 
