Дидактические особенности и актуальность использования дистанционной образовательной технологии в образовательном процессе

Дидактические особенности и актуальность использования

дистанционной образовательной технологии в образовательном

процессе высшего учебного заведения

Оглавление

Введение в информатизацию образования

Изменения, происходящие в мире при переходе к постиндустриальному обществу, во многом связаны с появлением и развитием информационных технологий. В свою очередь, информационные технологии становятся движущей силой происходящих изменений. В полной мере это относится к сфере образования. Традиционные методики и средства обучения оказываются недостаточными для выполнения повышенных требований к уровню подготовки выпускников высшей школы. Высокие темпы научно-технического прогресса приводят к быстрому устареванию знаний специалистов, работающих в промышленности, что обусловливает необходимость продолжения для них образовательного процесса на протяжении всего активного периода жизни.

Ответом на возросшие требования к системе образования стало появление концепции открытого образования. Глобальной целью открытого образования является подготовка обучаемых к полноценному и эффективному участию в общественной и профессиональных областях в условиях информационного общества.

Открытое образование основано на ряде основополагающих принципов, к числу которых относится свобода обучаемого в выборе учебного заведения, времени, места и темпов обучения, в планировании своих учебных занятий. Предполагается, что открытое образование повысит качество образования и разрешит противоречие между предложением и спросом на образовательные услуги.

Принципы открытого образования могут быть реализованы только при применении дистанционных методов обучения.

Дистанционным обучением (ДО) называется образовательный процесс, при котором все или часть учебных процедур выполняется с использованием современных информационных технологий при территориальном разобщении обучающего и обучаемого.

Дистанционное обучение оказывается востребованным различными категориями граждан:

студентами очного обучения, поскольку с его помощью они могут восполнить пробелы в своих знаниях, возникшие вследствие пропуска по тем или иным причинам регулярных учебных занятий; для них становится более доступным так называемое второе (дополнительное) образование, расширяются возможности для талантливых студентов закончить цикл обучения в более короткие сроки;

студентами филиалов учебных заведений (если филиалы не полностью укомплектованы преподавательскими кадрами и учебными ресурсами), а также студентами новой дистанционной формы обучения в учебных заведениях открытого образования;

лицами, совмещающими работу и учебу;

сотрудниками предприятий для повышения своей квалификации;

людьми с физическими недостатками, которым противопоказаны перемещения между местом жительства и учебными помещениями;

военнослужащими, желающими получить образование во время прохождения военной службы;

людьми, желающими повысить свой культурный и образовательный уровень без привязки к конкретному учебному заведению.

Известны и применяются следующие основные технологии дистанционного обучения:

1. Кейс-технология, при которой обучаемый получает комплект учебных материалов (кейс) и изучает их, имея возможности периодических консультаций с преподавателями-тьюторами в учебных пунктах (центрах).

2. ТВ-технологии, при которых основные учебные процедуры основаны на прослушивании и просмотре телевизионных лекций.

3. Сетевые технологии, при которых доступ к учебным материалам и консультации с преподавателями проводятся посредством телекоммуникационных технологий и вычислительных сетей. Как правило, в качестве сети используется Internet, тогда сетевую технологию называют Internet-технологией (или Web-технологией).

Учебные материалы в кейс-технологиях могут быть представлены в виде обычных бумажных комплектов (твердых копий) учебников и учебных пособий, а также в электронном виде на компакт-дисках и видеокассетах. Среди материалов могут быть видеозаписи лекций и компьютерные программы для выполнения самостоятельных заданий. Эти технические средства не предусматривают контактов с преподавателями. Нехватка непосредственного общения с преподавателями восполняется организацией периодических сессий, при которых либо студенты приезжают в учебный центр, либо преподаватели командируются в локальные учебные пункты, на базе которых организуется дистанционное обучение.

В ТВ-технологиях для передачи телевизионных сигналов обычно используется спутниковая связь. Отсутствие обратной связи от обучаемых к лектору является очевидным недостатком данных технологий.

По мере развития информационных технологий и увеличения числа абонентов, подключенных к сети Internet, все большее распространение получают сетевые технологии. При этом могут использоваться и элементы двух первых технологий, поскольку ряд учебных пособий может передаваться обучаемым в виде твердых копий, а отдельные телевизионные лекции - в записи на магнитофонных лентах или компакт-дисках.

Дистанционное обучение по сетевым технологиям основано на доступе студентов к предварительно созданным базам учебных материалов. В число средств сетевых технологий входят теле- и видеоконференции. В отличие от ТВ-технологий в видеоконференциях предусмотрены возможности двустороннего обмена информацией. Обучаемые не только слушают лектора, но могут задавать ему вопросы и получать ответы. Хотя непосредственное общение с преподавателем является несомненным достоинством видеоконференций, их организация обходится довольно дорого, требует присутствия обучаемых в определенное время в специальных студиях, оборудованных средствами видеоконференц-связи. Поэтому главные учебные процедуры связаны с использованием обучающих систем и электронных учебных материалов.

Учебные материалы создаются с помощью специальных инструментальных систем, рассматриваемых в следующей главе. В ряде систем предусматривается возможность индивидуальной настройки имеющихся учебных пособий для конкретных обучаемых с учетом их текущих запросов и уровня предварительной подготовки.

Для реализации ДО пользователь должен иметь дома или на своем рабочем месте компьютер с определенным набором внешних устройств и устройств ввода-вывода информации. Требования к характеристикам клиентского компьютера и составу внешних устройств определяются характеристиками используемых учебных материалов.

В минимально необходимый набор устройств входят компьютер, дисплей, клавиатура, мышь. В случае обучения по Internet-технологии нужно иметь подключение к Internet и соответственно в компьютере модем или сетевую плату. Если обучение предполагается по мультимедийным учебным пособиям, то в комплект оборудования дополнительно должны войти звуковая система и видеобластер. Если предусмотрено использование интерактивного режима работы с учебной программой, расположенной на удаленном сервере, или проведение консультаций с преподавателем в режиме on-line, то необходимо, чтобы используемый канал абонентского доступа имел достаточную пропускную способность. Обычно для этих режимов модемная связь оказывается неудовлетворительной, целесообразно иметь в качестве канала "последней мили" ISDN или абонентскую линию xDSL.

Клиентский компьютер в системах ДО должен быть оснащен программами, обеспечивающими коммуникационные связи с преподавателями образовательного центра, программами доступа к электронным учебным материалам и работы с ними в интерактивном режиме. При обучении в составе студенческой группы полезно иметь средства связи "студент-студент". Как минимум, обучаемый должен располагать средствами передачи файлов и связи по электронной почте, но желательно также иметь возможность общения в режиме on-line, участия в видео- и аудиоконференциях.

Обучение по ряду дисциплин предполагает выполнение обучаемым цикла лабораторных работ и заданий на курсовое и дипломное проектирование. Значительную часть работ, заданий и экспериментов можно выполнять с помощью программ моделирования или на основе дистанционного доступа к реальному оборудованию. В этом случае клиентский компьютер дополнительно должен быть оснащен программами моделирования, выполнения необходимых расчетов, дистанционного управления исследуемыми объектами.

Организация открытого образования и ДО возможна на базе виртуальных университетов, классических университетов, корпоративных центров ДО, ассоциаций учебных заведений.

Виртуальные университеты обеспечивают ДО с выдачей закончившим обучение студентам дипломов или сертификатов установленного образца. В классических университетах ДО рассматривается как дополнительная услуга студентам дневной формы обучения. Для повышения квалификации специалистов и для переподготовки кадров на промышленных предприятиях и в корпорациях создаются корпоративные центры ДО.

В классических университетах возможно также создание виртуальных факультетов или филиалов, работающих по технологиям ДО. Студенты виртуальных университетов и факультетов могут обучаться без отрыва от места своего проживания и тогда они должны обладать соответствующим клиентским аппаратным и программным обеспечением. Чаще такое обеспечение, размещенное в локальных филиалах или опорных пунктах, предоставляется обучаемым университетом. Студенты в филиалах объединяются в учебные группы и используют средства ДО под руководством локальных преподавателей-тьюторов.

Дистанционное проведение экзаменационных сессий требует создания условий, гарантирующих корректность проверки знаний, т.е. исключения подсказок, использования подставных лиц и т.п. При этом для идентификации личности могут быть использованы методы, разрабатываемые для обеспечения безопасности информации компьютерных систем. Однако в настоящее время обеспечение достаточной надежности дистанционной проверки знаний вызывает затруднения, поэтому для приема экзаменов либо преподаватели университета направляются в филиалы, либо сессия проводится на территории Центра университета. В определенных случаях такие периодические сборы обучаемых нужны не только для сдачи экзаменов, но и для отработки лабораторных работ, не допускающих дистанционного выполнения, если в этих работах используется уникальное оборудование, имеющееся только в Центре.

Для функционирования виртуальных университетов и факультетов необходимы базы учебных материалов, включающие электронные (компьютерные) учебники и учебные пособия. Создание и сопровождение таких баз, поддерживающих ДО по всем объявленным специальностям, требует значительных финансовых затрат и привлечения высококвалифицированных авторов. Возможности отдельного университета не всегда достаточны для создания необходимых баз учебных материалов. Проблема может быть решена с помощью объединения усилий нескольких университетов. С этой целью организуются ассоциации учебных заведений, совместно создающие и использующие базы учебных материалов. Примером такой ассоциации может служить Калифорнийский виртуальный университет, объединяющий 95 вузов и колледжей.

При реализации ДО существенно меняется характер работы преподавателей. Основными функциями преподавателей в учебных центрах становятся подготовка электронных учебных материалов и проведение консультаций со студентами. В филиалах учебного заведения работают преподаватели-тьюторы, главной задачей которых является оказание методической помощи студентам при использовании имеющихся средств обучения.

Глава 1. Средства информатизации образования

1.1 Автоматизированные обучающие системы

Под автоматизированной обучающей системой (АОС) понимается согласованная совокупность учебных материалов, средств их разработки, хранения, передачи и доступа к ним, предназначенная для целей обучения и основанная на использовании современных информационных технологий.

По мере расширения компьютеризации учебного процесса все заметнее становится дисбаланс между техническими возможностями хранения, передачи, обработки информации в вычислительных системах и телекоммуникационных сетях, ее представления в различных формах для воздействия на органы чувств человека, с одной стороны, и характеристиками содержания информации в сетевых БД, способами структурирования знаний и избирательного доступа к источникам знаний, с другой. Информационное наполнение сетевых серверов и эффективное управление знаниями является главной и, в то же время, наиболее трудной для реализации задачей в проблеме создания ИОС в компьютерных сетях.

Обычно конкретные реализации АОС создаются определенными компаниями или университетами. Ресурсы таких АОС зачастую не являются мобильными, т.е. переносимыми для использования и развития из одной системы в другую. Это является очевидным недостатком с точки зрения создания интегрированной базы научно-образовательных ресурсов и применения в системах открытого образования.

В системах открытого образования и ДО целесообразно создание среды, потенциально способной интегрировать ресурсы различных АОС. Такую среду называют информационно-образовательной средой (ИОС) открытого образования. Собственно ИОС, как объединение многих АОС, можно рассматривать как интегрированную АОС. Существует и другой взгляд на ИОС, как только на систему управления взаимодействием различных АОС. При этом используют также другие названия ИОС, например Learning Management System (LMS), Training Management System (TMS), система управления учебным процессом. Очевидно, что создание ИОС возможно при наличии договоренностей образовательного сообщества о структурах учебных материалов и об интерфейсах АОС (метаданных), выраженных в форме стандартов.

По своему масштабу АОС в сфере высшего образования могут быть образовательными системами кафедры, университета, направления подготовки (специальности), консорциума вузов. В промышленности АОС могут создаваться компаниями, проводящими регулярные мероприятия по повышению квалификации своих сотрудников.

Типичная укрупненная структура АОС представлена на рис. 4.1.

Рис. 1.   Укрупненная структура АОС

Основу АОС составляет библиотека или база учебных материалов (БУМ), называемая также репозиторием АОС. Используется несколько обобщающих названий для учебных материалов в АОС - электронные учебные издания или просто электронные издания (ЭИ), информационные ресурсы (ИР), электронные или сетевые учебники. Поскольку под ИР в общем случае подразумеваются документы и их совокупности в различных приложениях, а слово "учебник" относится лишь к части учебных материалов, будем в дальнейшем преимущественно использовать термины "учебный материал" или "электронное издание".

Учебные материалы принято классифицировать по следующим признакам:

тип материала (здесь выделяют учебники, учебные пособия, сборники задач и упражнений, системы тестов, лабораторные практикумы, учебное программное обеспечение, тренажеры, технические руководства, справочники);

уровень образования (школьное, среднее техническое, высшее, повышение квалификации, обучение персонала предприятий);

предметная область с разделением материалов для вузов по направлениям подготовки, специальностям, дисциплинам;

характер контингента пользователей (обучающие, обучаемые различных возрастных групп, менеджеры и др.).

В базу учебных материалов наряду с учебными включают также методические материалы, например учебные планы и программы, методические записки и т.п.

Основными компонентами БУМ являются электронные учебники (ЭУ), которые также назвают компьютерный или сетевой учебник. Минимальный состав ЭУ - текст, излагающий теоретический материал, и список вопросов и упражнений для самоконтроля, однако в состав ЭУ могут входить и другие компоненты. Часто создается взаимосвязанная совокупность учебных материалов по конкретному предмету, такую совокупность также будем называть ЭУ (другое традиционное название - учебно-методический комплекс).

Разработка новых электронных изданий и сопровождение имеющихся ЭИ возлагается на авторов из числа наиболее квалифицированных представителей преподавательского корпуса. Эти функции авторы выполняют с помощью, во-первых, совокупности программных средств, составляющих инструментальную среду разработки, во-вторых, с помощью ряда профильных специалистов, среди которых могут быть специалисты по методикам ДО, мультимедийным технологиям, программированию, психолого-медицинским аспектам ДО.

Доступ пользователей (обучаемых и преподавателей) к БУМ осуществляется через систему управления АОС, которая может быть частью ИОС.

Важной чертой АОС является связь с различными источниками информации, имеющимися в Internet, и прежде всего с компьютерными системами поддержки научно-исследовательских работ, имеющимися как в университетах, так и в академических институтах. Наличие такой связи необходимо не только для приобщения студентов к научным исследованиям, но и для повышения квалификации преподавателей и тем самым для совершенствования содержимого БУМ.

Необходимо отметить, что БУМ в составе образовательного портала часто является распределенной системой. При этом все или часть компонентов БУМ физически может находиться в локальных серверах различных образовательных учреждений (вторичные ресурсы), а в центральном сервере АОС присутствуют лишь атрибутивные данные об этих компонентах ЭИ. Эти данные называют метаданными, в их состав, как минимум, должны входить название ЭИ, фамилии его авторов, тип, аннотация, URL локального сервера. Для представления метаданных XML-документов разработаны специальные спецификации описаний ресурсов RDF (Resource Description Framework), а для метаданных ЭИ - рассматриваемые ниже спецификации IMS Metadata Specification и IEEE LTSC P1484.12.

1.2 Электронный учебник

Полнофункциональныйэлектронный учебник (ЭУ) состоит из нескольких основных частей (рис. 1), к которым относятся:

главная часть, в которой излагается содержание предмета, представленная в виде гипертекста с графическими иллюстрациями и, возможно, с аудио- и видеофрагментами;

тестирующая часть, включающая контрольные вопросы, упражнения и задания для практического освоения материала и самотестирования вместе с рекомендациями и примерами выполнения заданий;

толковый словарь;

часто задаваемые вопросы и подготовленные ответы на них;

описания лабораторных работ, если в учебной программе такие работы предусмотрены, включая оригинальное программное обеспечение для выполнения этих работ.

Рис. 1.  Структура полнофункционального электронного учебника

Главная часть ЭУ обычно или представляется в виде совокупности лекций (уроков), или структурируется с выделением разделов, глав, параграфов аналогично построению книг традиционной формы. Возможно также модульное построение ЭУ с возможностями оперативной компиляции текста ЭУ из набора имеющихся модулей, что реализуется в интерактивных электронных технических руководствах (ИЭТР) и в электронных прикладных энциклопедиях.

Тестирующая часть может быть или сконцентрирована в виде задачника, или распределена по разделам и главам основного текста, или выражена в совокупности тестирующих модулей.

Толковый словарь состоит из терминов в форме гиперссылок на соответствующие места основной части и кратких определений этих терминов (иногда определения могут отсутствовать).

Возможны три способа организации лабораторных работ. Первый из них является традиционным, он основан на использовании реального (физического) лабораторного оборудования, расположенного в учебном центре с явкой обучаемых в этот центр. Для этого в учебных планах и расписаниях лиц, обучаемых по дистанционным технологиям, должны быть выделены специальные сессии. Второй способ также основан на использовании физического оборудования, но с дистанционным доступом к нему с помощью телекоммуникационных технологий и специальных программно-аппаратных средств. Третий способ подразумевает выполнение экспериментов на ЭВМ в виртуальных лабораториях с использованием математических моделей, реализованных в соответствующем программном обеспечении.

В описания лабораторных работ должны быть включены, кроме необходимого теоретического материала или ссылок на него, также контрольные вопросы, сведения об используемом оборудовании и программно-аппаратном обеспечении, задание и форма представления результатов.

К электронным учебным материалам предъявляются как традиционные, так и специфические требования, порождаемые возможностями информационных технологий. Среди основных характеристик учебных материалов, к которым предъявляются традиционные требования, выделяют следующие свойства:

полнота изложения, определяемая как соответствие принятой учебной программе дисциплины;

доступность изложения материала, соотносимая с уровнем предварительной подготовки контингента обучаемых, для которых материал предназначен;

научность содержания, отражающая соответствие содержания современному состоянию и последним достижениям в соответствующей научной области;

логичность и последовательность изложения материала.

В своей совокупности первые три свойства определяют адекватность учебного материала целям его создания, т.е. адекватность отражает взвешенное компромиссное удовлетворение требований полноты, доступности и научности.

Традиционность названных свойств не означает одинаковости степени их удовлетворения в традиционных и компьютерных технологиях обучения. Так, возможность сравнительно легкого обновления учебных материалов позволяет обеспечивать более высокую степень актуальности и отражения современного состояния предметных областей в ЭУ по сравнению с традиционными печатными изданиями. Модульная структура ЭУ способствует оптимизации последовательности изложения материала.

Специфическими свойствами ЭУ являются изобразительность, интерактивность, адаптивность, интеллектуальность.

Изобразительность определяется корректным выбором размера, типа и цвета шрифта, способом компоновки экранных страниц, уместным использованием графических иллюстраций и анимаций и т.п.

Интерактивность, т.е. наличие обратной связи в системе "ЭИ - пользователь", порождает активизацию познавательной деятельности обучаемых. Интерактивность проявляется прежде всего при проверке усвоения обучаемым учебного материала, при выполнении лабораторных работ в средах интерактивных программных систем.

Адаптивность подразумевает возможность создания индивидуализированных версий учебных материалов, учитывающих конкретные запросы и уровень предварительной подготовленности обучаемого.

Интеллектуальность - свойство, превращающее ЭИ в партнера обучаемого, реагирующего на действия обучаемого и корректирующего его действия в процессе обучения. Очевидно, что степень интеллектуальности может меняться в широких пределах от подсказок при выполнении контрольных упражнений до имитации виртуальным собеседником разумного поведения партнера, наставника, учителя.

Именно эти свойства являются положительными особенностями ЭУ. Важное значение для повышения уровня изобразительности, интерактивности и интеллектуальности имеет применение средств мультимедиа, т.е. комплексное использование различных форм представления информации (текст, графика, звук, видео, фото, кино) как статической, так и динамической совместно с возможностями интерактивной работы пользователей. Благодаря мультимедиа во многих дисциплинах повышается скорость и качество усвоения учебного материала, поскольку при комбинированном воздействии на слух и зрение запоминается приблизительно половина информации, а при вовлечении обучаемого еще и в активные действия, что и происходит при использовании интерактивного мультимедиа, доля усвоенного материала достигает 75%.

К негативным сторонам использования ЭИ относят возможное отрицательное влияние продолжительного общения с компьютером на здоровье пользователя. Существуют рекомендации, ограничивающие продолжительность сеансов работы учеников на компьютере. В связи с этим часто используют твердые копии электронных учебных материалов в той их части, в которой отсутствуют интерактивные и анимационные фрагменты. При выводе материала на печатающее устройство на АОС возлагаются также функции компиляции индивидуальных версий учебных пособий, если, конечно, АОС обладает свойством адаптивности. Наряду с печатными копиями, можно воспользоваться озвучиванием электронных изданий с помощью специализированной программы.

Система управления АОС имеет подсистемы, ориентированные на обучаемых, преподавателей и администраторов, контролирующих функционирование аппаратно-программных средств системы. Автоматизированная обучающая система контролирует права доступа пользователей; осуществляет поиск требуемых материалов, извлекает их из БУМ и предоставляет пользователю; обеспечивает доступ к индивидуальной рабочей тетради, содержащей график учебных занятий, результаты выполнения учебных заданий и другие заметки пользователя, связанные с изучением курса; реализует телекоммуникационные связи "преподаватель-обучаемый", "студент-лаборатория" и "обучаемый-обучаемый" и связи пользователей с Internet для поиска информации, организации конференций и совместной работы над проектами; помогает администратору поддерживать систему в актуальном состоянии, вести учет пользователей и др.

В то же время по большинству предметов в современной системе образования имеется несколько пособий разных авторов, изданных разными вузами, эти пособия текстуально различны, но по своему содержанию во многом дублируют друг друга. Адаптация содержания пособий к конкретным запросам на образовательные услуги не предусматривается.

1.3 Электронные энциклопедии

Основу технологии разделяемых единиц контента (ТРЕК) составляют способ структурирования знаний предметной области (приложения), методы селекции структурных элементов и их упорядочения при синтезе конкретных учебных пособий.

Созданию прикладнойэлектронной энциклопедии предшествует разработка онтологии приложения. Возникающие при этом задачи напоминают аналогичные проблемы построения информационных моделей в виде прикладных протоколов STEP в автоматизированных промышленных системах, хотя управление слабоструктурированными знаниями в системе обучения выглядит более сложной задачей, чем управление фактографическими данными о промышленной продукции.

Структурирование знаний при разработке онтологии заключается в выделении понятий (сущностей) приложения. Множество понятий образует тезаурус. Характеристика понятий, присущие им свойства и связи между понятиями описываются в статьях, называемых модулями (объектами, элементами образовательных ресурсов или разделяемыми единицами контента). Модули составляют предметную базу знаний. Множества понятий и модулей вместе с соответствующей системой управления базой знаний образуют прикладную электронную энциклопедию (ПЭЭ).

Разработка конкретного учебного пособия начинается с выбора подмножества модулей из предметной базы знаний. Выбор определяется заданной учебной программой или выраженными в той или иной форме информационными потребностями пользователя с учетом результатов предварительного тестирования его готовности к восприятию материала. Далее из выбранных модулей формируется линейная последовательность и выполняется адаптация формы материала к индивидуальным особенностям обучаемого. В процессе изучения материала по сформированному пособию должна быть обеспечена возможность облегченной навигации по разным частям базы знаний.

Прикладная электронная энциклопедия может соответствовать одной учебной дисциплине или группе дисциплин, представляющей более объемное приложение, а учебный модуль или SCO (Shareable Content Object) определенной теме или понятию (сущности), рассматриваемых в этой дисциплине или приложении. Например, модуль может содержать материал, соответствующий содержанию одного параграфа или части параграфа традиционного учебника.

Для каждой темы в энциклопедии желательно иметь несколько альтернативных модулей в целях обеспечения адаптации к конкретным условиям обучения. Модули могут различаться методическими особенностями, подробностью и стилем изложения материала, ссылками на те или иные примеры и т.п. В модуле могут быть выделены элементарные части контента, соответствующие определенной педагогической цели или некоторому аспекту описания. Примерами элементов могут быть краткое определение понятия, неформальное описание объекта или процесса, формальное описание, доказательство, примеры, контрольные упражнения и задания, справочный материал, историческая справка и т.п.

Система управления ПЭЭ предназначена для поддержки процедур синтеза учебников и пособий и выполнения функций по сопровождению тезауруса и базы модулей. Перечислим основные функции системы управления ПЭЭ.

1. Поиск и устранение циклов. Моделью ПЭЭ является направленный граф, вершины которого соответствуют модулям, а ребра входам и выходам модулей. Наличие цикла в графе свидетельствует о нелогичности изложения материала - в конечном итоге некоторое понятие определяется через само себя. Система управления должна обнаруживать такие циклы и выдавать рекомендации по их устранению.

2. Упорядочение модулей. После устранения циклов упорядочение может быть выполнено с помощью ранжирования вершин графа и применения эвристических критериев в неоднозначных ситуациях.

3. Простановка гиперссылок. Это может быть выполнено, например, путем сопоставления терминов в тексте с терминами тезауруса.

4. Выбор синонимов и обозначений. Система автоматически заменяет синонимы и обозначения величин на основной вариант, предлагаемый в тезаурусе, или на вариант, указанный пользователем.

5. Выбор модуля при наличии дублей. Критериями выбора могут быть такие атрибуты модуля, как автор, тип, дата последнего изменения.

6. Интерфейс с пользователем - навигация по тезаурусу, отображение совокупности терминов из тезауруса, отобранных пользователем и т.п..

7. Формирование супермодулей, т.е. модулей верхнего уровня, представляющих собой типичное для приложения сочетание модулей нижнего уровня. В дальнейшем для супермодуля формируются метаданные и он может использоваться наравне с исходными модулями нижнего уровня.

8. Управление версиями учебника, ведение словарей.

9. Согласование форматов данных, регистрация модулей и др.

Интерфейс модуля (метаданные) представляет собой спецификацию, включающую интерфейсные и регистрационные атрибуты. Интерфейсные атрибуты служат для согласования данного модуля с другими модулями в составе компилируемых версий учебных пособий и включают списки терминов, используемых в модуле. Особо выделяются термины, соответствующие понятиям, определяемым в модуле. Такие термины называются выходными (выходами модуля). Используемые, но не определяемые в модуле термины являются входными (входами модуля). Примерами регистрационных атрибутов могут служить имена авторов модуля, даты внесения изменений, данные о сертификации модуля и т.п.

Отметим основные преимущества ПЭЭ:

1) существенное упрощение и ускорение разработки новых учебных пособий, соответствующих новым достижениям науки и техники, изменившимся запросам промышленности, потребностям новых нарождающихся дисциплин и т.п., поскольку значительная часть нового пособия может покрываться имеющимися модулями;

2) легкость сопровождения сетевых учебников, поскольку локальные преподаватели могут самостоятельно вносить изменения, создавая свои версии пособий путем замены или добавления модулей, в том числе модулей собственной разработки;

3) расширение возможностей оптимизировать информационную поддержку выбранной студентами траектории обучения в системах открытого образования.

Для поддержки ПЭЭ в ее системе управления необходимо иметь средства автоматического формирования интерфейсов на основе тезаурусов и согласования модулей в составе версий на основе интерфейсных атрибутов.

Тезаурус выражает разработанную онтологию приложения. Одна строка тезауруса соответствует одному понятию (сущности, термину) приложения и включает следующие данные:

понятие; краткое определение; [список синонимов];

[рекомендуемые аббревиатура или обозначение]; список входов;

список URL.

Следует различать несколько вариантов энциклопедий для одного и того же приложения (рис. 4.3). Базовая версия вместе с созданными на ее основе ЭИ находится под контролем некоторого Центра. В филиалах Центра базовая версия может расширяться, корректироваться, образуя локальные версии. Локальные версии используются для синтеза ЭИ, адаптированных под запросы конкретного контингента обучаемых. Наконец, конечные пользователи могут как использовать ЭИ, рассылаемые филиалами, так и создавать свои версии (аналоги конспектов лекций).

Рис. 1.  Версии учебников на базе электронной энциклопедии

Структурирование знаний и баз учебных материалов в виде ПЭЭ является первым, но весьма полезным шагом на пути дальнейшей интеллектуализации АОС. Будущие системы будут способны в среде виртуального учебного класса вести диалог с обучаемым, определять его текущие потребности и автоматически формировать порции учебного материала, удовлетворяющие эти потребности. Создание первых ПЭЭ приближает появление интеллектуальных АОС.

1.4 Виртуальные лаборатории

Классификация программного обеспечения виртуальных лабораторий

Для решения учебных и исследовательских задач при проведении лабораторных работ и выполнении курсового и дипломного проектирования в вузах применяют широкий спектр программных средств как оригинальных, так и преимущественно приобретаемых. Такое разнообразие обусловлено объективными причинами и является препятствием на пути типизации учебно-иследовательского (УИ) ПО виртуальных лабораторий, нужной для широкого доступа к программам со стороны филиалов и различных вузов при ДО.

Учебно-иследовательское ПО классифицируют по многим признакам.

По приложениям различают программы для механики твердого тела, гидравлики, теплофизики, электроники, электромеханики, архитектуры и строительства и др. Наряду с проблемно-ориентированными средствами существуют программы, инвариантные к приложениям, например некоторые программыоптимизации или математические пакеты типа Mathematica, Maple V, MathCAD.

По тематической направленности большинство программ виртуальных лабораторий можно отнести к одной из следующих групп:

• математические пакеты;

• программы математического моделирования;

• системы машинной графики и геометрического моделирования;

• программы оптимизации, структурного синтеза и принятия решений;

• системы управления базами данных и знаний;

• средства CASE-технологий;

• средства CALS-технологий.

По характеру прав пользования различают программы коммерческие, т.е. доступные для приобретения на рынке; частные программы собственной разработки организации, предоставляющей образовательные услуги; свободно распространяемые средства.

Другими признаками классификации яыляются ориентация на ту или иную программно-аппаратную платформу, уровень требований к используемым аппаратным ресурсам, способ использования в среде распределенных вычислений и др.

Однако в ряде случаев удается создать лабораторные практикумы на основе доступных средств с продолжительным сроком полезного использования и включать такие практикумы в базу учебных материалов.

Это, во-первых, случаи приложений со стандартными языками и, следовательно, с унифицированной методологией моделирования. Примерами таких языков являются язык VHDL для моделирования функциональных и логических схем электронной аппаратуры или язык Express для представления информационных моделей в CALS-технологиях.

Во-вторых, это случаи разработки и поддержки учебного ПО собственной разработки или использования ПО свободного доступа.

Важным вопросом построения виртуальных лабораторий является принятый характер использования учебно-исследовательского (УИ) ПО в сетевой среде. Возможны следующие варианты:

используемая программа является сервером, к которому организуется дистанционный доступ многих пользователей с выполнением всех заданий пользователей в узле сервера;

программа тиражируется и ее копии передаются в той или иной форме каждому клиенту (филиалам или индивидуальным пользователям системы ДО);

программа, написанная на языке Java, находится на сервере, пользователям передаются аплеты, т.е скомпилированный байт-код, независимый от аппаратной платформы.

Первый вариант соответствует технологии CGI (Common Gateway Interface) или технологии сервлетов. В технологии CGI запросы на использование прикладной программы, идущие от браузера, поступают к специальной программе-обработчику запросов, находящемуся в каталоге CGI_BIN, которая и обеспечивает интерфейс к прикладной программе. Этот вариант возможен при условиях, во-первых, небольшого числа одновременно работающих клиентов, другими словами, при отсутствии существенных ограничений на допустимое число клиентов, так как прикладная программа может не допускать создания нескольких своих копий, во-вторых, при связи сервера с клиентами в пределах одной локальной вычислительной сети, поскольку при связи с удаленным сервером через Internet будет затруднена работа в интерактивном режиме. Действительно, при связи клиент/сервер через Internet с недостаточно быстродействующимиканалами передачи данных отрицательными факторами являются заметная нагрузка на сеть, что и обусловливает задержки и трудности реализации интерактивной работы клиентов.

Второй вариант возможен только при использовании доступных некоммерческих программных средств.

Предпочтителен третий вариант. Примером программ для систем открытого образования, построенным в соответствии с этим вариантом, являетсяпрограммно-методический комплексмногоаспектного моделирования ПА9. Разновидностью подхода на основе Java является компиляция на сервере рабочей программы с конкретной моделью пользователя и передача клиенту не аплета самой программы моделирования, а байт-кода рабочей программы для выполнения с моделью необходимых экспериментов.

Методические аспекты использования виртуальных лабораторий

Иногда целесообразность перехода от использования физических моделей к экспериментам и расчетам на математических моделях вызывает отрицание у определенной части потенциальных пользователей.

В учебном процессе переход к математическому моделированию часто порождает следующие возражения: во-первых, поскольку при использовании современных развитых программ моделирования обучаемый отстраняется от выбора формул, разработки алгоритма, выполнения промежуточных расчетов, то он не приобретает навыков в использовании традиционных расчетных методик, во-вторых, без выполнения ручных расчетов от его внимания могут ускользнуть имеющиеся связи между различными параметрами и факторами, в-третьих, обучаемый не приобретает навыков в работе с реальными измерительными приборами, установками и другими материальными объектами.

Первые два возражения легко парируются. Действительно, ориентировочные ручные расчеты и экспресс-оценки должны оставаться в учебном процессе, а математическое моделирование заменяет не столько простые расчеты, сколько физическое макетирование. При этом именно математическое моделирование, благодаря легкости варьирования исходных данных, позволяет более глубоко исследовать влияние на характеристики процессов и объектов различных параметров и факторов. Нужно лишь методически правильно спланировать серию экспериментов с математической моделью, включив в учебные задания снятие на модели соответствующих зависимостей и формулировку выводов, расчет коэффициентов чувствительности и т.п.

Третье возражение более серьезно, но оно не противопоставляет ручные расчетные методики и математическое моделирование, а лишь приводит к необходимости в учебных планах и программах сохранять некоторый необходимый объем практических работ как непосредственно на реальном оборудовании, так и в лабораториях удаленного доступа.

При использовании программ моделирования необходимо также учитывать ограниченную адекватность математических моделей. Адекватность любой модели оценивается перечнем отражаемых в ней свойств и областями адекватности.

Областью адекватности называют область в пространстве параметров, в пределах которой погрешности модели остаются в допустимых пределах. В большинстве случаев области адекватности строятся в пространстве внешних переменных, к которым относятся параметры нагрузки, внешних силовых воздействий, температура и давление окружающей среды и другие влияющие на моделируемый объект факторы [52]. Например, область адекватности математической модели электронного радиоэлемента обычно выражает допустимые для применения модели диапазоны изменения моделируемых температур, внешних напряжений, частот входных сигналов. Внимание обучаемых при освоении методик математического моделирования должно быть обращено на ограниченную адекватность математических моделей в используемом ПО так же, как это делается при изучении методик физического эксперимента, где ограниченная адекватность физических моделей связана с погрешностями измерений и с неизбежными отличиями макетов и стендов от реальных объектов.

Отметим, что при исследовании большинства сложных процессов и объектов математическое моделирование оказывается предпочтительнее физического макетирования не только по затратам времени и средств, но зачастую и по соображениям адекватности, что однако не означает полного отказа от проведения физического моделирования. Как правило, в процессе проектирования технических объектов математическое моделирование позволяет лишь существенно сократить объем требуемых экспериментов и испытаний на физических макетах и стендах.

Выводы

Использование современных инструментальных средств расширяет возможности представления учебного материала в нужной форме и облегчает работу студентов с созданными учебниками. Однако собственно работа авторов по подбору материалов и их изложению, определяющая содержание учебника, остается традиционной. В результате традиционного подхода сроки написания учебников остаются излишне большими, а их содержание оказывается ориентированным на условия обучения, усредненные по запросам обучаемых и уровню их предварительной подготовки без учета индивидуальных особенностей каждого студента.

Создание ЭУ на основе преобразования таких пособий не может в достаточной мере удовлетворить требования, предъявляемые к учебным материалам в современных АОС, прежде всего в сфере ДО. Значительные усилия приходится затрачивать на сопровождение каждого учебника, особенно в динамично развивающихся приложениях. Причем внесение в учебник изменений и дополнений в соответствии с авторским правом разрешается только самим авторам, что затрудняет адаптацию ЭУ к конкретным условиям применения.

Таким образом, для современных ИОС характерны следующие противоречия.

между информационными запросами пользователей и содержанием доступных ЭИ, поскольку адаптация и индивидуализация существующих ЭИ не предусматриваются.

между динамикой развития приложений и инерционностью создания ЭИ, поскольку модернизация учебника в процессе его сопровождения может выполняться лишь автором и, как правило, сводится к написанию нового ЭИ (особенно отставание содержания учебников от современного уровня характерно для динамично развивающихся приложений, таких как информационные технологии);

между финансированием и реальными затратами на написание ЭИ, поскольку очевидна большая трудоемкость создания "с нуля" множества учебников высокого качества для имеющихся дисциплин;

между авторским правом и свободой использования фрагментов ЭИ в новых разработках;

между потребностями унификации лабораторных циклов и разнообразием прикладного ПО, имеющегося в лабораториях разных учебных заведений.

Разрешению этих противоречий должно способствовать использование новых технологий создания ЭУ и других ЭИ.

Такие технологии уже имеются. Они разрабатывались под разными названиями, но их объединяет общность ряда основных положений. Далее для этих технологий будем использовать объединяющее их название - технологии разделяемых единиц контента (ТРЕК). Основная идея ТРЕК выражается фразой: "Сложная система создается из компонентов, каждый компонент может быть использован многократно в разных создаваемых системах". Эта идея плодотворно используется во многих приложениях, достаточно сослаться на компонентно-ориентированные технологии разработки программных систем или на технологии стандартных ячеек и блоков IP (Intellectual Property) в проектировании СБИС.

Практически используемыми ТРЕК являются технологии интерактивных электронных технических руководств (ИЭТР), модульных учебников и электронных энциклопедий, разделяемых объектных ресурсов SCOR.

Глава 2. Примеры обучающих систем

2.1 Система Learning Space

Learning Space 5.0 (Lotus/IBM)- программная обучающая среда, которая объединяет в себе возможности "классического" обучения с современными информационными технологиями, основанными на автоматизации взаимодействия преподавателя со студентами.

Learning Space 5.0 дает возможность учиться и преподавать в асинхронном режиме (обращаясь к материалам курсов в удобное время) и участвовать в on-line занятиях в режиме реального времени. Пользователь может создавать содержание курса в любых приложениях и затем размещать созданный материал в Learning Space 5.0. Программа имеет гибкую систему редактирования и администрирования курса, позволяет выбирать различные режимы преподавания и следить за текущими результатами работы учащихся. Learning Space 5.0 делает обучение независимым от места нахождения его участников. Для участия в учебном процессе необходимо иметь только доступ в Интернет.

Возможности системы:

• Распределенность - возможность учиться в любом месте и в любое время;

• Гибкость - возможность обучения в нужном вам темпе;

• Групповое сотрудничество - возможность индивидуального или группового обучения;

• Выбор преподавателей - возможность учебы у опытных экспертов;

• Простота - пользовательский интерфейс помогает легко переходить от одного модуля к другому;

• Практический опыт - курсы основаны не на "лекциях", а на практических занятиях;

• Доступ к дополнительным материалам - обучение проходит с использованием богатых и гибких возможностей электронной среды;

• Безопасность - безопасные виртуальные области для ведения дискуссий, получения оценок и размещения частных объявлений;

• Групповые задания - с использованием методики группового авторства;

• Многозадачность - участие в организованных дискуссиях по многим потокам.

Организация работы с курсами

Курсы организованы в виде последовательности занятий, которые могут быть самостоятельными, интерактивными или коллективными. Самостоятельные занятия обычно содержат материал для прочтения и тесты, которые необходимо выполнить после изучения материала. Интерактивные занятия включают в себя посещение лекций в виртуальном классе, участие в онлайновой дискуссии или chat, работу с виртуальной доской (Whiteboard) и системой совместного просмотра Web-сайтов (Follow me). Коллективные занятия включают в себя занятия в офлайновой и онлайновой дискуссиях, chat. Все записи, оставленные в дискуссии курса, доступны в течение всего времени изучения курса. Интерактивные занятия планируются на определенную дату и время, и проводятся преподавателем в виртуальном классе в режиме реального времени. Текущие результаты учащихся (степень прохождения курса, оценки за него, затраченное время, количество обращений и т.д.) сохраняются в базе данных. Эта информация доступна преподавателю в любое время в виде отчетов различной формы.

Система Learning Space 5.0 состоит из двух основных компонентов: "Базового модуля" (Core) и модуля "Совместная работа" (Collaboration).

Базовый модуль

Базовый модуль состоит из сервера Core (на котором установлено и работает ПО Learning Space 5.0), сервера базы данных и авторского Web-сервера. Эти серверы могут находиться на отдельных компьютерах либо быть виртуальными серверами, работающими на одном компьютере. Сервер Learning Space 5.0 содержит основное ПО продукта и является ядром системы дистанционного обучения. Он обеспечивает создание интерфейса инструктора, предназначенного для ввода и получения информации о пользователях и курсах, сохранения и получения информации о результатах учащихся. Он также поддерживает интерфейс студента, предназначенный для участия в занятиях и просмотра персональных данных регистрации и результатов обучения.

В базе данных хранятся данные о пользователях, курсе и результатах учащихся, они извлекаются автоматически (программным обеспечением Learning Space 5.0) или явно (по запросу пользователя) при выполнении SQL-запроса к базе данных.

Кроме таких специальных запросов к базе данных, Learning Space 5.0 содержит несколько предопределенных форматов для создания отчетов. С их помощью пользователи могут легко генерировать, просматривать и распечатывать отчеты. Например, обладающий соответствующими правами пользователь может генерировать отчет о результатах работы над заданным курсом всех записанных на него учащихся. В базе данных находится информация о структуре курса. Содержание курса находится на авторском Web-сервере.

Модуль "Совместная работа"

Модуль "Совместная работа" (Collaboration) обеспечивает возможность создания виртуального класса ("живых уроков" в on-line режиме), в котором преподаватели и учащиеся могут совместно работать с приложениями, рисовать на виртуальной доске и одновременно посещать Web-сайты. При наличии соответствующего программного и аппаратного обеспечения они также смогут видеть и слышать друг друга во время урока. "Живые" уроки наиболее напоминают обычные занятия в аудитории.

Кроме того, модуль "Совместная работа" обеспечивает создание дискуссионных форумов, в которых пользователи могут помещать комментарии, связанные с определенным курсом, отвечать на сообщения других пользователей и принимать участие в онлайновых чатах.

Learning Space обеспечивает все три методики преподавания:

• передачу информации и контроль над ходом подачи учебного материала;

• обучение слушателей методом проб и ошибок с одновременным контролем хода обучения. Для поддержки такой формы обучения преподаватели могут применять индивидуальные задания, выполняя которые, слушатели приобретают новые навыки и умения;

• организация учебных групп с целью создания среды, в которой новые знания появляются и распространяются как результат коллективной работы учащихся. В них опыт и существующие знания включаются в процесс их передачи, приводя, таким образом, к появлению новых знаний.

Learning Space имеет мощную систему тестирования, включающую вопросы 7 типов от простейших, типа Да/Нет, до сложных, позволяющих связывать между собой от 1 до 10 вариантов вопросов с переменным числом ответов. Вопросы собираются в задания, содержащие механизм случайного выбора заданного количества вопросов из имеющегося набора. Это гарантирует, что ученики, обучающиеся в группе, получат разные комбинации вопросов,

Learning Space является сетевой обучающей системой, позволяющей работать как в Интернет и локальных вычислительных сетях, так и на персональном компьютере, использовать стандартные средства просмотра -браузеры. Learning Space имеет мощную систему аутентификации пользователей, развитые средства администрирования и встроенный механизм репликаций, позволяющий для связи удаленных школьных сетей с центральным сервером использовать простейший недорогой способ удаленного доступа.

Одной из наиболее мощной систем для создания учебных курсов является Learning Space подразделения Lotus корпорации IBM. Разработанная на основе Lotus Notes, Learning Space унаследовал все преимущества и недостатки этой системы. В частности, большим преимуществом является то, что при эксплуатации курсов не возникает вопросов с аутентификацией и разграничением доступа — все это делается средствами Notes. Великолепно организовано синхронное и асинхронное общение между всеми участниками учебного процесса, при этом процессом общения легко управлять. Следует отметить многоплатформенность Learning Space. Существенным недостатком является присущая Notes высокая трудоемкость создания новых специализированных средств, например лабораторных работ.

Learning Space представляет собой надстройку над Lotus Notes, Web-сервером публикации контента Domino и поэтому является «тяжелым» приложением, требующим весьма существенных ресурсов на стороне сервера.

Learning Space представляет собой распределенную среду поддержки процесса обучения, обеспечивающую, в том числе:

• создание интерактивных курсов;

• публикацию этих курсов;

• проведение учебного процесса в синхронном и асинхронном режиме, а также в режиме самообучения.

Важным преимуществом продуктов Learning Space является то, что предлагается масштабируемая и готовая к установке система. Фактически, Lotus предлагает готовую программно-аппаратную платформу для развертывания приложений.

Опыт внедрения подобных систем позволяет сделать некоторые выводы. Основное внимание уделяется предоставлению слушателю интерактивных обучающих материалов, а также организация контакта преподавателя со слушателем. Имеется возможность групповой работы слушателей. Такой подход оправдан при изучении социально-экономических и гуманитарных дисциплин, но не в полной мере подходит для инженерно-технического образования, где важную роль в процессе обучения играют решение задач, выполнение экспериментов, работа с реальным лабораторным оборудованием. Как следствие, подавляющее большинство учебных курсов, развернутых с помощью Learning Space, относится к гуманитарным дисциплинам.

Кроме того, необходимость передачи мультимедийной информации в глобальной компьютерной сети накладывает жесткие требования на сетевое оборудование. Соответствие таким требованиям пока не обеспечивается отечественной телекоммуникационной инфраструктурой. В результате, удобство работы с учебными курсами на практике оказывается недопустимо низкой. Время ожидания загрузки одной страницы может составлять минуты даже при использовании широкополосных линий связи.

Типовыми для систем, реализованных на основе Lotus, являлись следующие подсистемы:

• Система регистрации слушателей, обеспечивающая заполнение регистрационных документов с удаленного рабочего места на компьютере, подключенном к сети. Как правило, после внесения сведений в базу данных, слушатель получает по электронной почте уведомление о регистрации, в котором также сообщается пароль для входа в систему.

• Система управления учебным процессом предназначена для учета слушателей и их успеваемости в процессе дистанционного обучения, хранения информации обо всех участниках образовательного процесса и формирования всех документов, необходимых в процессе обучения. Автоматизируются заполнение и передача документов. Информация в этой подсистеме представляется в виде иерархических структур. Так, например, просматривая список слушателей, можно раскрыв элемент списка просмотреть все документы, связанные с данным слушателем: формуляр, результаты выполнения контрольных работ и так далее.

• Система создания и публикации учебных курсов. Основным назначением такой системы является автоматизация структурированных массивов учебных материалов различных видов (текста, графики, элементов мультимедиа) и их публикации. Обычно курс создается на основе шаблонов, которые преподаватели наполняют учебным материалом. Следует отметить, что создание новых шаблонов, особенно для поддержки практических работ весьма трудоемко.

В системе имеются средства организации графика изучения курсов.

Система контроля знаний предназначена для создания тестовых заданий на основе вопросов различных типов. Как правило, такая система дает возможность формировать тестовые задания, используя следующие типы вопросов:

• вопросы с однозначным ответом (Да - Нет);

• вопросы с выбором ответа из нескольких предлагаемых ответов;

• вопросы с возможностью ответа, излагаемого учащимся в свободной форме для дальнейшей его проверки преподавателем.

Система позволяет формировать задания, состоящие из нескольких случайно выбираемых вопросов по определенной схеме. Вопросы для заданий хранятся в базе данных вопросов. Ответы могут проверяться автоматически или преподавателем. На основании полученных ответов система может генерировать подробный отчет.

Учебные материалы предоставляются, в основном, в виде обычных Web-страниц, объединенных в определенные структуры. Хотя имеются возможности использования различных мультимедийных материалов, в настоящее время они используются мало из-за недостаточной пропускной способности сетей.

Learning Space представляет прекрасные возможности по администрированию учебного процесса и публикации электронных учебников, средств проверки знаний. Создание нестандартных приложений, например, лабораторных работ, шаблоны которых отсутствуют в комплекте поставки, весьма проблематично.

2.2 Система Орокс

Система Орокс (старое название WEB-Tester) разработана Московским Областным Центром Новых Информационных Технологий (МОЦНИТ) http://www.mocnit.zgrad.su при Московском государственном институте электронной техники (МИЭТ).

Данная система интересна, прежде всего, тем обстоятельством, что разрабатывается и эксплуатируется высшим учебным заведением и, как следствие, учитывает основные особенности реального учебного процесса в нашей стране. Программный комплекс ОРОКС является многофункциональной сетевой оболочкой для создания учебно-методических модулей и организации обучения с удаленным доступом. Она реализована с использованием WWW CGI-технологии. Системы, созданные на основе ОРОКС, позволяют осуществлять:

• Обучение и удаленный контроль знаний через интранет и Интернет;

• Интерактивную связь преподавателя с обучаемыми;

• Тестирование и распределенный по времени контроль обучаемых;

• Ведение баз данных по учебным курсам и обучаемым;

• Авторизация категории уровня пользователя системы: администратор, автор, обучаемы и т.д.

С помощью ОРОКСа можно создавать электронные учебно-методические пособия; обучающе-контролирующие системы; системы тестирования и контроля.

Основными направлениями использования ОРОКС в МИЭТ являются:

• Учебный процесс;

• Вступительное тестирование абитуриентов;

• Система дистанционного обучения МИЭТ;

• Организация взаимодействия с региональными центрами новых информационных технологий.

Система реализована в виде набора скриптов на языке Perl, имеющих интерфейс с SQL-базой данных. Возможные платформы для работы серверной части системы - практически любой Web-сервер, как Unix, так и Win32. В анонсированной на момент подготовки данного материала версии 2.2 разработчики обеспечили интеграцию с популярным Web-сервером Apache. Рекомендуемые требования к пользовательской части системы вполне приемлемы для отечественного потребителя: минимальные требования – персональный компьютер класса Pentium с оперативной памятью от 16Mb, операционной системой Windows 95/98/NT, браузер Internet Explorer 4.0 и выше либо Netscape Navigator 4.xx. Подразумевается подключение к Интернет или локальной сети.

В качестве отличительных особенностей своей системы разработчики называют следующие:

• Простота функциональных возможностей системы для всех категорий пользователей; отсутствие необходимости изучения специальных программ; удобство, единообразие интерфейса.

• Сочетание в одной оболочке возможностей оперативного создания учебно-методических модулей, проведения обучения и управления учебным процессом.

• Большой объем базы данных для хранящихся учебных модулей и результатов контроля обучения на сервере системы.

• Неприхотливость в отношении используемого «железа» и программного обеспечения.

• Централизованность и устойчивость к взлому.

• Дешевизна. Все инструменты, использованные при создании системы ОРОКС, являются свободно распространяемыми (SQL-сервер MySQL, Standard Perl 5, Apache Web Server).

К достоинствам системы, несомненно, можно отнести:

• возможности разработки и использования групповых и индивидуальных учебных планов пользователей;

• наличие взаимозаменяемых типов интерфейса и дизайна системы (предлагаются три варианта, но можно создать новые);

• настраиваемое меню с возможностью добавления новых пунктов;

• встроенная поисковая система;

• наличие защищенного каталога электронных учебных пособий.

С сайта ОРОКСа можно переписать демонстрационные версии этой оболочки, а также устанавливаемую на компьютер пользователя автономную систему разработки тестов.

Учебный модуль в системе ОРОКС формируется из блоков разных типов:

• информационные блоки, не требующие ответа: ознакомительные, поясняющие и т.п.;

• контролирующие блоки с вводом ответа.

Блоки могут объединяться в линейную или древовидную структуры.

Информационные блоки представляют собой гипертексты. Система разработки учебного модуля позволяет в текст любого блока модуля вставлять картинки, файлы, видео и другие активные элементы.

Необходимо отметить, что сами разработчики аккуратно используют возможности мультимедиа в своих учебных курсах, специально оговаривая ограниченные возможности передачи больших объемов информации по телекоммуникационным каналам.

Предусмотрены два типа контролирующих блоков по способу ввода ответа:

• выбор одного или нескольких ответов из предложенных вариантов;

• с произвольным вводом ответа; проверка может осуществляться по логическому шаблону и по ключевым словам.

В учебной системе ОРОКС предусмотрены следующие основные категории пользователей, которые имеют следующие возможности:

1. Обучаемый проходит полный курс обучения или выполняет контрольные мероприятия, просматривает накопленные результаты контроля для себя и своей группы, отправляет сообщения администратору системы, преподавателю-куратору.

2. Преподаватель-куратор формирует рабочую программу дисциплины и индивидуальный график работы обучаемого по данной дисциплине, проверяет контрольные работы (рефераты, доклады и т.д.), просматривает результаты тестирования, осуществляет общий контроль за ходом процесса обучения, отвечает на вопросы, присылаемые обучаемыми.

3. Преподаватель-методист (разработчик учебно-методических модулей) создает и редактирует модули, проверяет их работоспособность, планирует по времени проведение контрольных мероприятий.

4. Учебный администратор осуществляет контроль за успеваемостью и за использованием учебно-методических материалов, выдает рекомендации преподавателю-методисту по совершенствованию системы контроля и обучения.

5. Администратор системы устанавливает программное обеспечение системы, настраивает систему, создает базу данных, устанавливает пароли и ключи для проверки, осуществляет доступ к базе данных и редактирование записей.

Для создания обучающих и контролирующих модулей в системе ОРОКС разработана специальная программа, устанавливаемая автономно на персональном компьютере ОСТ. OCT - это оболочка, которая создает модули на языке JavaScript. Программа является дополнительным инструментом для системы ОРОКС, но может использоваться и отдельно от неё для создания интерактивных модулей, выполняющихся на локальных персональных компьютерах.

Удобный интерфейс программы позволяет строить различные учебные модули в пошаговом режиме, использовать уже готовые компоненты ОРОКСа, а также подготавливать материалы для записи на компакт-диски. Пожалуй, единственным недостатком программы ОСТ является использование в ее интерфейсе жаргона, может быть и распространенного в молодежной среде, но никак не заслуживающего тиражирования в серьезном продукте даже с целью оживления диалогов.

Заключение.

Информатизация образования требует смещения акцентов в провозглашенных ныне целях образования, побуждает изменить объем и состав подлежащего изучению материала. На передний план выходит задача развития навыков  и освоения новых средств телекоммуникации (обмена результатами информационной работы). Естественно ожидать, что эти изменения должны найти отражение в характере и содержании учебной работы школьников.

Теоретически, образованный член информационного общества должен:

знать о существовании общедоступных источников информации и уметь ими пользоваться;

уметь понимать и сознательно использовать различные формы и способы представления данных в вербальной, графической и числовой формах;

уметь оценивать достоверность и практическую полезность имеющихся данных с различных точек зрения, использовать их для решения конкретных практических задач.

Однако далеко не все создаваемые учебные программы отвечают этим требованиям.
Система классического образования молчаливо предполагала, что существует хорошо известный набор базовых источников информации, которые содержат весь необходимый современному человеку культурный багаж, достаточный для образования. В современной образовательной практике предполагается совместное создание информационных блоков учителем и учеником.

Умение находить и собирать информацию, проверять ее достоверность - первый шаг на пути к самостоятельной работе с информационными источниками, к самостоятельному продуцированию личностно значимой информации.

Сегодня в распоряжении все большего числа учащихся имеются такие мощные инструменты фиксации наблюдений, как цифровое фото, видео, аудио, ПК. И если раньше единственным источником информации был школьный учебник, то сегодня Интернет предоставляет информационное поле для поиска источников, которые далеко выходят за ограниченный объем школьного учебника. Это может быть использовано учителями, что собственно и происходит в гимназии. Учащиеся получают поисковые задания для подготовки уроков.

Поэтому важно не само по себе использование ИКТ, так как соответствующие технологии могут быть недоступны или ограниченно доступны в школе. Важно, чтобы на уроке присутствовали необходимые элементы содержания  (целенаправленное обучение наблюдению и сбору данных). И как показывает практика, соответствующие средства ИКТ по мере роста их доступности быстро и легко становятся естественной частью таких уроков.

Очень часто упускается из виду, что и сами средства коммуникации быстро эволюционируют. Так, сегодня существенно выросло значение письменной речи: многие школьники переписываются в чатах не меньше, чем пишут на уроках в школе. Этот навык можно использовать и на уроках учителей-предметников и может стать вариантом дистанционного обучения, например, консультаций. Быстро растет значение «графической грамотности», а рисование и техническое черчение ждут такие же изменения в содержании и методах обучения, с какими сегодня сталкивается родной язык и литература в связи с появлением текстовых редакторов со встроенными словарями синонимов и омонимов, средствами проверки правописания. Использование компьютерных словарей на уроках русского языка и литературы может повысить плотность урока.

Главным признаком того, что данная работа стремится решить задачи обучения школьников телекоммуникационным навыкам, может служить тот факт, что ее содержание и структура предоставляют необходимое пространство для коммуникации. Дополнительно к традиционному ответу на уроках такая работа должна предусматривать проведение ученических конференций (в школе проходит МАГ - только в этом году уже прошли – экономика, история, литература, впереди – по физике, конференция в рамках урока – физика, астрономия, история – на базе лекционного зала), что позволяет использовать возможности групповой работы с соответствующими обязательными сообщениями о ходе ее выполнения и полученных результатах. Проверенным временем инструментом для такой работы является регулярный выпуск школьной газеты (на сегодня нами создано 70 изданий и газета в следующем году отметит свое 10-летие).  Еще одна интересная задумка – это работа видеостудии. Это во-первых видеосъемка практически всех мероприятий в школе и компьютерный монтаж полноценных видеофильмов. Студией  созданы в/ф о школе и некоторых классов; сейчас в разработке находится в/ролик, посвященный 60-летию Победы с выступлениями наших учащихся. Эти видеоролики делают сами учащиеся старших классов. Как пример такой работы мы демонстрируем вам видеоролик о применении информационных технологий в естествознании. Ролик был создан к конкурсу «Учитель года». Если такое коммуникационное пространство существует и эффективно используется, то оно естественным образом «втягивает» в себя вновь появляющиеся средства ИКТ. Например, мультимедиа-проектор делает средства презентационной графики обязательным инструментом при подготовке выступлений учителей и учащихся.  С помощью проектора наши педсоветы и семинары стали более наглядными; Интернет - позволяющий осуществлять поиск нужной информации. Новые  информационные технологии помогают найти естественный путь превращения школьников в активных участников учебного процесса. Однако сами по себе ИКТ не решают этой задачи. Соответствующие нововведения должны быть  заложены в соответствующих учебных курсах. Если этого нет, то вряд ли стоит ожидать, что ИКТ окажутся действительно полезным образовательным инструментом.

Цифровая информационная среда помогает изменить практику распространения информации в школе, что в свою очередь, приводит к перераспределению ответственности за результаты учебной работы, дает учителю новый уровень свободы в принятии решений об изменении организации и методов обучения и принципиально меняет его работу. С одной стороны это привлекает учителя, а с другой – отталкивает, так как виртуальная среда все еще непонятна для взрослых.
Компьютер – это инструмент, с помощью которого обучение может стать более интересным, быстрым, простым, а получаемые знания – более глубокими и обобщенными. Использование технологии мультимедиа базируется на подходах, в основе которых лежат естественное любопытство и средства для удовлетворения этого любопытства.

Учащимся интересно выполнять задания учителя-пердметника, используя знания для этого какие-либо программы обработки информации. Примерами таких работ являются разработанные тесты по окружающему миру и обучающая программа по литературе по творчеству Булгакова. В эту программу ученик включил информационный, иллюстративный и проверочный материал.

Мультимедиа не только обеспечивает множественные каналы подачи информации, но и создает условия, когда различные среды дополняют друг друга. Перед учениками открываются огромные возможности в творческом использовании каждой индивидуальной среды, обладающей своим языком.

Использование мультимедиа позволяет учащимся научиться переносить исследовательские навыки на реализацию творческих проектов. Проекты позволяют глубже понять, как применить полученные знания на практике, выработать такие необходимые в жизни качества, как инициативность, самостоятельность, собранность. Одним из таких проектов является сайт школы, выполненный учеником 11 класса и проект о блокаде, подготовленный учащимися 10 классов.

Таким образом, мультимедиа начинает выступать как средство для построения учебного процесса, а компьютер превращается в обычный рабочий инструмент ученика, каким сегодня является книга и карандаш.

Список литературы

Норенков И.П., Зимин А.М. Информационные технологии в образовании – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2004.

Норенков И.П., Уваров М.Ю. База и генератор образовательных ресурсов // Информационные технологии, 2005, № 9.

Норенков И.П. Концепция модульного учебника // Информационные технологии, 1996, № 2

Норенков И.П. Технологии разделяемых единиц контента для создания и сопровождения информационно-образовательных сред // Информационные технологии, 2003, № 8.

Сервер поддержки дистанционного обучения (LMS). - http://learnware.ru/static.php?id=3010

Д.Чеканов. Microsoft Class Server 3.0: платформа обучения теперь и в России.

Адрес публикации: https://www.prodlenka.org/metodicheskie-razrabotki/53963-didakticheskie-osobennosti-i-aktualnost-ispol