Технические средства и образовательные технологии

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Интерактивные доски: аналого-резистивная технология

Пользователей вместо самих компьютеров все больше начинает интересовать их продуктивное использование, что предполагает грамотный выбор и эффективное применение самых разнообразных периферийных устройств. Наш журнал уделяет этому много внимания, но некоторые виды устройств тем не менее остаются за кадром. Стремясь восполнить пробелы, в статьях раздела "Сумма технологий" мы рассказываем о принципах работы различных устройств. В этот раз речь пойдет об интерактивных досках. Интерактивной доске прочат роль чудо-прибора, который вместе с проектором и специальным ПО должен вывести наше образование из затяжного кризиса. Идея в том, чтобы с помощью информационных технологий сделать работу преподавателей творческой и увлекательной, увеличить эффективность обучения школьников и студентов, повысить производительность труда преподавателей и, как следствие, повысить оплату их труда. Но образованием дело не ограничивается: интерактивные доски весьма эффективны и в бизнесе. Интерактивная доска - это основной элемент интерактивной системы, состоящей из проектора, компьютера, драйвера интерактивной доски и специализированного ПО. Весь комплекс предназначен для работы с материалом, представленным в цифровом виде.

В работе доски обычно используются два режима: мыши и аннотаций. В первом случае доска лишь налаживает взаимодействие пользователя с ОС, заменяя мышь, во втором маркер используется по прямому назначению, т. е. для письма и рисования. Заметим, что графический редактор для этого не обязателен: программа рисует прямо на том фоне, который есть на экране, будь то картинка "обоев", слайды PowerPoint, окна прикладных программ и т.д.

Срок службы интерактивной доски превышает пять, а то и десять лет. Конструкция обычно чрезвычайно надежная и вандалоустойчивая. С компьютером устройство соединяется посредством COM- или USB-порта, реже через беспроводной интерфейс. Питание поступает от сетевого блока питания или непосредственно от компьютера по USB-кабелю.

Большинство интерактивных досок после монтажа проектора требует калибровки. Калибровка выполняется с помощью специальной утилиты, которая выводит перекрестья по углам и в центре экрана, после чего просит пользователя нажать маркером в этих точках. Весь процесс обычно не превышает 5 мин. Если взаимное расположение доски и проектора не изменилось, повторная калибровка не потребуется.

Интерактивные доски делятся на два класса в зависимости от расположения проектора: с фронтальной и обратной проекцией. Доски с фронтальной проекцией распространены наиболее широко, хотя и обладают очевидным недостатком: докладчик может загораживать собой часть изображения. Чтобы этого не было, проектор подвешивают под потолком как можно ближе к доске, объектив наклоняют вниз, а возникающие трапециевидные искажения компенсируют с помощью системы цифровой коррекции. Доски с обратной проекцией, где проектор находится позади экрана, существенно дороже и занимают в аудитории больше места, чем доски с прямой проекцией. Поскольку экран работает на просвет, возможны проблемы с видимостью изображения под большими углами.

В последнее время на рынке появились специальные модели проекторов с короткофокусным объективом, предназначаемые для работы с интерактивными досками. Изготовители досок все чаще предлагают готовые комплексы, в состав которых входят доски и прикрепленные к ним сверху на штанге короткофокусные проекторы.

Используемые в интерактивных досках технологии подразделяются на четыре основных типа.

Аналогово-резистивная доска - многослойный "пирог", покрытый износостойким полиэфирным пластиком с матовой поверхностью и широким углом рассеяния света. Поверхность достаточно мягкая для того, чтобы немного прогибаться при нажатии. Внутри пирога размещены два листа из гибкого резистивного материала, разделенные воздушной прослойкой. Эта прослойка образуется благодаря тому, что поверхность одного резистивного листа покрыта большим количеством миниатюрных изолирующих выступов. В случае досок обратной проекции резистивные слои выполняются из прозрачного материала - оксида индия и олова.

По сторонам к резистивным листам подключены полосные электроды: у одного листа по бокам, у другого - снизу и сверху. При нажатии поверхность доски прогибается, резистивные листы соприкасаются в точке нажатия. Встроенные электронные коммутаторы подключают электроды A и B к источнику постоянного напряжения, замыкают электроды C и D между собой и подключают их к входу аналого-цифрового преобразователя (АЦП). На его выходе появляется код, определяющий вертикальную координату. Затем схемы перекоммутируются так, чтобы напряжение подавалось на электроды C и D, а снималось с электродов A и B. В этот момент АЦП регистрирует код, соответствующий горизонтальной координате.

Описанная технология получила название четырехпроводной. Помимо нее существуют пяти- и восьмипроводная аналого-резистивные технологии, позволяющие устранить зависимость точности измерения координат от состояния верхних гибких слоев структуры и увеличивить долговечность сенсорной системы.

Разрешение аналого-резистивной интерактивной доски измеряется тысячами точек по горизонтали и вертикали. Например, разрешение широко распространенных интерактивных досок SMARTboard канадской компании SMART Technologies 4000x4000, а Webster американской фирмы PolyVision - 8000x8000. Учитывая разрешение типового проектора (1024x768) этого вполне достаточно.

Электронные схемы аналого-резистивной доски обычно выдают около 80 пар координат в секунду. Правда, скорость реакции интерактивной системы в целом ограничена не только этим показателем, но и механическими свойствами (вязкостью) используемого в доске гибкого пластика, быстродействием ее электронных схем и производительностью компьютера. Практика показывает, что в целом реакция системы достаточно оперативная для большинства образовательных задач.

Для работы с сенсорной аналого-резистивной доской не обязательно иметь специальные маркеры и, хотя в комплекте поставки могут быть разноцветные маркеры и ластик, можно пользоваться пальцем или указкой. Именно это обусловило самое важное преимущество досок данного типа для сферы образования - невозможность сорвать занятие, спрятав маркер или питающую его батарейку. При использовании сухих маркеров аналого-резистивная доска позволяет переводить в электронную форму материал урока, проводимого традиционным образом.

Несмотря на применение мягкой многослойной структуры, аналого-резистивные доски работают в течение многих лет, не теряя качества и надежности. Основная угроза для поверхности - случайное применение фломастеров, после которого пластик бывает трудно отмыть. Кроме того, преподаватель и ученики у доски должны быть внимательными, чтобы не прислоняться и не нажимать на поверхность плечом, локтем, запястьем и т. д.

Интерактивные доски, использующие аналого-резистивную технологию, выпускают компании Egan TeamBoard, Interactive Technologies, PolyVision, SMART Technologies.

2. Звук и его основные характеристики

Звук является адекватным раздражителем слуховой сенсорной системы. Как физическое явление, звук представляет собой колебательные движения любого тела (например, натянутой струны), которые передаются окружающему воздуху, вызывая в нем последовательные сгущения и разрежения его частиц. Они распространяются в виде продольной звуковой волны, скорость ее распространения в разных средах различна и зависит от упругих свойств среды (в воздухе она составляет около 330 - 340 м/сек., в воде - 1450 м/сек).

С физической точки зрения звук характеризуется тремя свойствами: высотой, силой, звуковым спектром.

Высота звука зависит от частоты колебаний звучащего тела, единицей измерения высоты звука является герц (Гц). Гц -- это число периодических колебаний в 1 сек. Звуки с малым числом колебаний (до 300 Гц) называются низкочастотными звуками, с числом колебаний более 3000 Гц -- высокочастотными, с частотой колебаний от 300 до 3000 Гц -- звуками средней частоты. Для человеческого уха предел воспринимаемых звуковых частот составляет от 16 до 20000 Гц.

Ультразвуки (звуки с частотой свыше 20000 Гц) и инфразвуки (с частотой менее 16 Гц) ухо человека не воспринимает.

Сила звука (или громкость) зависит от амплитуды звуковых колебаний, чем больше амплитуда колебаний, тем сильнее звук и наоборот. Силу звука измеряют в децибелах (дБ), например, шелест листьев составляет 10 дБ, шепот около уха -- 25 -- 30 дБ, разговорная речь средней громкости -- 40 -- 60 дБ, громкая речь -- 80 -- 90 дБ.

Звуковой спектр--это совокупность дополнительных колебаний (обертонов) которые возникают в музыкальных звуках наряду с основной частотой -- основным тоном, так как происходит колебание тела не только целиком, но и частями, что и порождает добавочные звуки. Они превышают основной тон в кратных отношениях (2:1, 6:1 и.т.д.). Обертоны придают звукам определенную окраску, или тембр.

Звуки с периодическими колебаниями, т.е. с одинаковыми и правильно повторяющимися волнами называются музыкальными тонами. Кроме них имеются звуковые колебания непериодического характера (не связанные между собой частоты) -- шумы (скрип, стук, гул, вой, треск).

3. Концепция дистанционного обучения в образовании

Словосочетание «дистанционное обучение» (ДО) прочно вошло в мировой образовательный лексикон. В течение последних трех десятилетий дистанционное обучение стало глобальным явлением образовательной и информационной культуры, изменив облик образования во многих странах мира. Возникла и бурно развивается целая индустрия образовательных услуг, объединяемых общим названием «дистанционное образование», впечатляющая огромным числом обучающихся, количеством образовательных учреждений, размерами и сложностью инфраструктуры, масштабами инвестиций и денежного оборота. База данных ICDL содержит описание более 850 центров дистанционного обучения, расположенных на всех континентах, кроме Антарктиды, в которых только по различным программам профессионального образования обучается примерно двенадцать миллионов студентов - порядка 13 - 14% от общего числа студентов в мире.

Развитие дистанционного обучения признано одним из ключевых направлений основных образовательных программ ЮНЕСКО «Образование для всех», «Образование через всю жизнь», «Образование без границ» и среднесрочной стратегии ЮНЕСКО в 2005-2010гг. Содействие развитию дистанционного обучения определено как приоритетная задача в статье 126 Маастрихтского договора - учредительного договора Европейского союза, а авторитетный американский еженедельник The Chronicle of Higher Education называет уровень активности в индустрии дистанционного обучения последних трёх лет "ошеломляющим".

Однако, прежде всего, по этой причине - из-за многогранности и масштабности дистанционного обучения как явления, широкого разнообразия образовательных услуг и форм организации (или моделей) дистанционного обучения в крупных национальных и международных центрах дистанционного обучения - общепринятого, канонического определения дистанционного обучения не существует. По удачному и не потерявшему актуальности выражению Д. Шела, "Дистанционное обучение содержит в себе примечательный парадокс: оно уверенно утвердило своё существование, но не в состоянии определить, что оно такое". В этом, на первый взгляд, нет ничего страшного: во-первых, вообще редкое понятие, особенно касающееся образования, имеет общепризнанное определение, во-вторых, отсутствие консенсуса в отношении его определения не помешало дистанционному обучению, как сказала Х. Перратон, "прекрасно управляться безо всякой теории".

Итак, основным недостатком большинства определений категории обучение является то, что не указана система, в которой происходит процесс или же, что совсем не корректно, обучение определяется как система. Тем не менее, известные определения послужили основой для формирования категории дистанционное обучение.

Прежде, чем сформулировать свое видение определения дистанционного обучения, необходимо рассмотреть известные трактовки этого понятия:

Дистанционное обучение - новая организация образовательного процесса, базирующаяся на принципе самостоятельного обучения учащегося. Среда обучения характеризуется тем, что учащиеся в основном, а часто и совсем, отдалены от преподавателя в пространстве и во времени, в то же время они имеют возможность в любой момент поддерживать диалог с помощью средств телекоммуникации.

Дистанционное обучение - совокупность информационных технологий, обеспечивающих доставку обучаемым основного объема изучаемого материала, интерактивное взаимодействие обучаемых и преподавателей в процессе обучения, предоставление обучающимся возможности самостоятельной работы по освоению изучаемого учебного материала, а также в процессе обучения.

Дистанционное обучение - это новая ступень заочного обучения, на которой обеспечивается применение информационных технологий, основанных на использовании персональных компьютеров, видео и аудиотехники, космической и оптоволоконной техники.

Дистанционное обучение - это организованный по определенным темам, учебным дисциплинам учебный процесс, предусматривающий активный обмен информацией между учащимися и преподавателем, а также между самими учащимися, и использующий в максимальной степени современные средства новых информационных технологий (аудиовизуальные средства, персональные компьютеры, средства телекоммуникаций). интерактивный звук дистанционный обучение

Дистанционное обучение - систематическое целенаправленное обучение, которое осуществляется на некотором расстоянии от места расположения преподавателя. При этом процессы преподавания и обучения разделены не только в пространстве, но и во времени.

Как видно, приведенные формулировки носят описательный характер, отражая какую-то одну или несколько сторон этого многогранного явления и из этого может сложиться впечатление, что в дистанционном обучении вообще не используется традиционные информационные технологии, (такие как печатные издания, в твердых копиях); что за период учебы вообще отсутствует контакт преподавателя и слушателя. Кроме того, что важно, не учтен тот факт, что к процессу дистанционного обучения вполне можно отнести и ситуацию, когда участники образовательного процесса территориально не разделены значительными расстояниями (проживают в одном городе, районе), но не могут иметь возможность взаимодействовать при обучении из-за асинхронности (несовпадения во времени) графиков работы и жизнедеятельности. Кроме того, в приведенных выше определениях комплексно не указывается на то, что интерактивное взаимодействие может происходить не только между обучающимися и преподавателем, но и между самими обучающимися и со средствами обучения, субъекты образовательного процесса разделены в пространстве и во времени.

Внедрение дистанционного обучения показывает, что этих хорошо структурированных и вполне обоснованных принципов недостаточно для дистанционного обучения. Эмпирический опыт отечественного и зарубежного дистанционного обучения и проведенные исследования по изучению структуры деятельности дистанционного обучения и содержания обучения, позволили сформулировать специфичные принципы, присущие системе дистанционного обучения. Они составляют концептуальный фундамент дистанционного обучения. В основе дистанционного обучения лежат два принципа:

1. свободный доступ, т.е. право каждого, без вступительных испытаний, начинать учиться и получить среднее или высшее образование;

2. дистанционность обучения, т.е. обучение при минимальном контакте с преподавателем, с упором на самостоятельную работу.

Из общих принципов применительно к дистанционному обучению наиболее значимым и объемным становится принцип гуманизации дистанционного обучения. Это следует даже из перечисления потенциальных потребителей дистанционном обучении в числе которых присутствуют инвалиды и раненые в результате боевых действий в горячих точках, офицеры, увольняемые в запас и стремящиеся получить гражданское образование и другие. Сам процесс обучения гуманистичен к личности т.к., например, учеба не ограничивается жесткими рамками времени, слушатель разрабатывает свою траекторию обучения, опираясь на потенциал различных вузов, выбирая различные дисциплины для изучения. Он может совмещать учебу с производственной деятельностью. Кроме того сама процедура приема в систему дистанционного обучения является «открытой» со свободным доступом.

Существуют специфические принципы дистанционного обучения. Эти принципы не претендуют на абсолютную законченность, напротив, они предполагают дальнейшее развитие методологии дистанционного обучения:

1. Принцип стартовых знаний

Для того, чтобы эффективно обучаться в ДО, необходимы некоторые стартовые знания (начальный уровень подготовки потенциальных потребителей образовательных услуг при дистанционном обучении) и аппаратно-техническое обеспечение. Например, при обучении по сетевой модели необходимо не только иметь компьютер с выходом в Интернет, но и обладать минимальными навыками работы в сети. Поэтому, чтобы эффективно обучаться, необходима предварительная подготовка.

2. Принцип интерактивности

Особенность этого принципа в дистанционном обучении состоит в том, что он отражает закономерность не только контактов, студентов с преподавателями, но и студентов между собой. Опыт показывает, что в процессе дистанционного обучения интенсивность обмена информацией между студентами больше, чем между студентом и преподавателем. Поэтому для реализации в практике дистанционного обучения этого принципа, например, при проведении компьютерных телеконференций надо обязательно сообщать электронные адреса всем участникам учебного процесса.

3. Принцип идентификации

Заключается в необходимости контроля самостоятельности учения, т.к. при дистанционном обучении предоставляется больше возможности для фальсификации обучения, чем, например, при очной форме. Идентификация обучающихся является частью общих мероприятий по безопасности. Контроль самостоятельности при выполнении тестов, рефератов и других контрольных мероприятий может достигаться, кроме очного контакта, с помощью различных технических средств. Например, идентифицировать личность, сдающего экзамен, можно с помощью видеоконференцсвязи.

4. Принцип индивидуализации

Для выполнения этого принципа в реальном учебном процессе в дистанционном обучении проводится входной и текущий контроль. Например, входной контроль позволяет в дальнейшем не только составить индивидуальный план учебы, но и провести, если надо, доподготовку потребителя образовательных услуг в целях восполнения недостающих начальных знаний и умений, позволяющих успешно проходить обучение. Текущий контроль позволяет корректировать образовательную траекторию.

5. Принцип регламентности обучения

Часто встречается мнение, что, так как время обучения в дистанционном обучении жестко не регламентировано, то для студента нецелесообразно вводить график самостоятельной работы. Однако, опыт практического дистанционного обучения показывает, что, наоборот, должен быть жесткий контроль и планирование, особенно для студентов младших курсов.

6. Принцип педагогической целесообразности применения средств новых информационных технологий.

Принцип является ведущим педагогическим принципом и требует педагогической оценки каждого шага проектирования, создания и организации дистанционного обучения. Большинству образовательных учреждений, начинающих внедрять технологии дистанционного обучения, присуща «детская болезнь» увлечения средствами новых информационных технологий, особенно Интернетом. Это вызвано, в первую очередь, их привлекательными дидактическими свойствами и порой приводит к фетишизации, а как следствие - к неправильной преимущественной ориентации на какое-либо средство обучения. При принятии таких решений требуется учитывать российский опыт сетевого обучения. Так, опыт Санкт-Петербургского технического университета показал, что оптимальное соотношении различных средств дистанционного обучения, выглядит следующим образом: печатные материалы - 40:50%, учебные материалы на WWW-серверах - 30:35%, компьютерная видеоконференцсвязь - 10:15%, другие средства- 5:20%.

7. Принцип открытости и гибкости дистанционного обучения

Принцип открытости выражается в «мягкости» ограничений по возрасту, начальному образовательному цензу, вступительных контрольных мероприятий для возможности обучения в образовательном учреждении в виде собеседований, экзаменов, тестирования и т.д. Опыт зарубежных образовательных учреждений, а также отечественных, говорит о том, что этот факт не снижает качество обучения, но требует дополнительных усилий со стороны образовательных учреждений дистанционного обучения при последующем индивидуальном обучении принятого студента. Важным «показателем гибкости» является некритичность образовательного процесса дистанционного обучения к расстоянию, временному графику реализации учебного процесса и конкретному образовательному учреждению. В идеале последнее требование заключается в необходимости создания информационных удаленных распределенных сетей знаний для дистанционного обучения, позволяющих обучающемуся достаточно просто корректировать или дополнять свою образовательную программу в необходимом направлении.

К образовательным технологиям, наиболее приспособленным для использования в дистанционном обучении, относятся:

1 видео-лекции;

2 мультимедиа-лекции и лабораторные практикумы;

3 электронные мультимедийные учебники;

4 компьютерные обучающие и тестирующие системы;

5 имитационные модели и компьютерные тренажеры;

6 консультации и тесты с использованием телекоммуникационных средств;

7 видеоконференции.

Информационные технологии - это аппаратно-программные средства, базирующиеся на использовании вычислительной техники, которые обеспечивают хранение и обработку образовательной информации, доставку ее обучаемому, интерактивное взаимодействие студента с преподавателем или педагогическим программным средством, а также тестирование знаний студента.

В учебном процессе важна не информационная технология сама по себе, а то, насколько ее использование служит достижению собственно образовательных целей. Выбор средств коммуникации должен определяться содержанием, а не технологией. Это означает, что в основе выбора технологий должно лежать исследование содержания учебных курсов, степени необходимой активности обучаемых, их вовлеченности в учебный процесс, конкретных целей и ожидаемых результатов обучения и т.п. Результат обучения зависит не от типа коммуникационных и информационных технологий, а от качества разработки и предоставления курсов.

При выборе технологий необходимо учитывать наибольшее соответствие некоторых технологий характерным чертам обучаемых, специфическим особенностям конкретных предметных областей, преобладающим типам учебных заданий и упражнений.

Основная роль, выполняемая телекоммуникационными технологиями в дистанционном обучении - обеспечение учебного диалога. Обучение без обратной связи, без постоянного диалога между преподавателем и обучаемым невозможно. Обучение (в отличие от самообразования) является диалогичным процессом по определению. В очном обучении возможность диалога определяется самой формой организации учебного процесса, присутствием преподавателя и обучаемого в одном месте в одно время. В дистанционном обучении учебный диалог необходимо организовать с помощью телекоммуникационных технологий.

Коммуникационные технологии можно разделить на два типа - on-line и off-line. Первые обеспечивают обмен информацией в режиме реального времени, то есть сообщение, посланное отправителем, достигнув компьютера адресата, немедленно направляется на соответствующее устройство вывода. При использовании off-line технологий полученные сообщения сохраняются на компьютере адресата. Пользователь может просмотреть их с помощью специальных программ в удобное для него время. В отличие от очного обучения, где диалог ведется только в режиме реального времени (on-line), при дистанционном обучении он может идти и в отложенном режиме (off-line).

Основное преимущество off-line технологий состоит в том, что они менее требовательны к ресурсам компьютера и пропускной способности линий связи. Они могут использоваться даже при подключении к Internet по коммутируемым линиям (при отсутствии постоянного подключения к Internet).

К технологиям этого рода относятся электронная почта, списки рассылки и телеконференция. С помощью list-сервера может быть организована рассылка учебной информации, с помощью электронной почты устанавливается личное общение между преподавателем и студентом, а телеконференция позволяет организовать коллективное обсуждение наиболее сложных или вызвавших затруднения вопросов курса. Все эти технологии позволяют обмениваться сообщениями между различными компьютерами, подключенными к Internet.

Важным преимуществом off-line технологий является большой выбор программного обеспечения для работы с электронной почтой и телеконференциями. Современные почтовые программы позволяют отправлять сообщения в гипертекстовом формате (т.е., с гиперссылками, шрифтовыми и цветовыми выделениями фрагментов текста, вставкой графических изображений и др.). Кроме того, к письму может быть прикреплен файл произвольного формата, что дает возможность пересылать, например, документы в формате MS Word. Эффективность технологий off-line проявляется при организации текущих консультаций, текущего контроля на основе контрольных и самостоятельных работ, проверяемых "вручную" преподавателем.

Из on-line технологий прежде всего нужно отметить chat, позволяющий осуществлять обмен текстовыми сообщениями через Internet в реальном времени. В простейшем случае "разговор" происходит между двумя пользователями. Для коллективной беседы необходимо подключаться к специальному серверу - IRC-серверу. Тогда при работе пользователь видит перед собой экран, на котором отображаются сообщения, с указанием того, кто отправил данное сообщение. Большинство программ позволяет также вызвать кого-нибудь из присутствующих пользователей на "частный" диалог, закрытый от других пользователей. Для работы с chat существует большое количество программ, например, MIRC, ICQ. Эффективность технологий on-line особенно высока при организации сетевых семинарских занятий и групповых консультаций.

При организации совместных образовательных программ особое значение приобретают сетевые технологии дистанционного обучения, поскольку именно они позволяют наиболее полно реализовать принцип распределенности образовательных ресурсов и кадрового потенциала.

Размещено на Allbest.ru