Специфика применения мультимедийных методов обучения

Мультимедийные методы обучения студентов ныне получают широкое распро­странение не только за рубежом, но и в российской практике. Для термина “мультимедия” еще нет четкого определения. Этим словом обозначают одновременно: 1) способ представления информации (текст, звук, музыка, видео, графика); 2) носителя или поставщика информации, например, CD-ROM, на котором эта информация записана, или звуковая карта, с помощью которой звук вводится или выводится из памяти компьютера. По сути дела, термином “мультимедия” (наиболее близкий перевод – “много сред”) обозначают программы и необходимое оборудование, которые вместе могут работать с различными типами информации, записывать и / или воспроизводить ее.

Применение мультимедийных средств позволяет повысить наглядность учебного материала, ускоряется процесс усвоения. За отведенное время удается изучить больше материала, студенты могут получить дополни­тельные разъяснения. В свое распоряжение преподаватель получает новые методы и формы изложения учебного курса. Хотя мультимедийное обучение не заменяет традиционные формы обучения, а дополняет и, воз­можно, улучшает весь процесс обучения, многие вопросы могут быть изучены студентами само­стоятельно со скоростью, доступной им.

Современное развитие телекоммуникаций позволяет говорить об использовании муль­тимедийного обучения дистанционно, с применением существующих компьютерных сетей. Сегодня непосредственное присутствие студента на таких занятиях является необязатель­ным. Здесь также следует отметить, что это не отменяет полностью личный контакт студен­та и преподавателя.

Мультимедийное дистанционное обучение становится важным пунктом современного качественного обучения. Для организации мультимедийного дистанционного обучения по социологическим дисциплинам необходимо решить ряд задач: технического, программного, организационного характера.

Для полноценного мультимедийного обучения нужно обеспечить специализированное учебное место. В качестве базы можно использовать ”средний” мультимедийный компью­тер (средний по современным меркам), где используется качественная видеосистема, нано­сящая минимальный вред здоровью молодых людей. Наличие устройств вывода звуковой информации является обязательным. К дополнительным устройствам можно отнести уст­ройства, которые могут понадобиться не только в процессе обучения (например, принтер, микрофон, проектор, электронная доска), но и при создании учебных курсов (сканер, ви­деокамера, фотокамера). Для успешного обучения студентов-инвалидов возможно исполь­зование и других устройств.

В настоящее время информационные системы, к которым можно отнести системы обучения, представляют собой распределенные системы на основе компьютерных сетей. Для эффективного управления такими сетями используются специализированные компью­теры-серверы, которые в сравнении с компьютерами-клиентами обладают повышенными показателями по отдельным параметрам (объем памяти, быстродействие). Компьютеры-серверы – это специальные компьютеры, в сети, на которых хранятся таблицы соответствия доменных имен IP-адресам. В свою очередь, IP-адрес является уникальным адресом каждого компьютера, работающего в глобальной сети (WWW, Internet). Адрес – это набор цифр, обозначающий положение компьютера в сети и положение сети, к которой он относится, в Интернете.

Лю­бая современная компьютерная система работает под управлением операционной системы. Операционная система – это важнейшая часть системного программного обеспечения, включающая комплекс системных программ (модулей) управления работой компьютера и обработки исходных программ (перевода исходных программ, написанных на языке программирования, в машинную программу, отладки, тестирования и документирования их). ОС включает в себя управляющие и обрабатывающие программы. Для организации дистанционного мультимедийного обучения достаточно использование систем общего назначения – как локальных, так и сетевых.

Для организации высокоскоростных вычислительных сетей необходимо использовать высококачественное коммутационное оборудование. Стоимость отдельных элементов этого оборудования сравнима со стоимостью мощных серверов.

В связи с разнородностью используемого оборудования и программного обеспечения в компьютерных сетях большую роль играют вопросы стандартизации и многоуровневый подход к разработке средств межсетевого взаимодействия. В настоящее время разработано и используется несколько моделей, описывающих взаимодействие компьютерных систем. Широкое распространение получила модель взаимодействия открытых систем (Open System Interconnection, OSI), разработанная международной организацией по стандартизации (In­ternational Standards Organization, ISO). Международный стандарт, разработанный на базе этой модели, поддерживается во всех компьютерных сетях, устанавливаемых в правитель­ственных учреждениях США. Европейские компьютерные сети также поддерживают этот стандарт. Модель OSI определяет семь уровней: прикладной, представительский, сеансо­вый, транспортный, сетевой, канальный, физический.

На каждом уровне работают свои протоколы, которые отрабатывают определенные функции и задачи по обеспечению взаимодействия компьютерных систем. Протокол – это набор правил (стандартов), которые определяют процесс обмена информацией в компью­терных сетях. Так, IP – “Internet Protocol” – протокол передачи данных по Интернету.

Модель OSI описывает только системные средства взаимодействия, реализуемые операционной систе­мой, системными утилитами, системными аппаратными средствами. Для пользователя-социолога необходимо иметь только самое общее представление о том, как работает эта модель. Прежде всего, особое внимание необходимо уделить прикладному уровню, где располагаются протоколы, которые обеспечивают работу различных сетевых служб и сервисов, использо­вание которых может обеспечить успех при организации дистанционного учебного процес­са.

В качестве примера можно привести почтовые протоколы, протоколы передачи файлов и, конечно, самый популярный протокол передачи гипертекста, на котором базируется практически весь современный Internet. Эти и другие протоколы прикладного уровня обес­печивают доступ пользователей компьютерных сетей к разделяемым ресурсам, таким как принтеры, факсы, файлы, электронная почта, гипертекстовые страницы и др. Ряд служб и сервисов и используются для организации дистанционного обучения.

Электронная почта функционирует уже на протяжении более 30 лет. Она позволяет доставить сообщение (письмо) на любой Internet-компьютер. В этом сообщении может быть информация любого вида, в том числе и учебная.

FTP-служба существует также довольно давно. Эта служба (File Transfer Protocol) по­зволяет обмениваться файлами между удаленными компьютерами. Это глобальный аналог файлового менеджера, например проводника фирмы Microsoft. Большие объемы материа­лов, накопленные за время существования этой службы, позволяют говорить о важности использования этой службы в учебном процессе.

HTTP-служба получила самое широкое распространение в сети Internet (Web). Одной из основных причин такой популярности является простота использования этой службы для обмена информацией в компьютерных сетях. Язык, на котором общаются между собой кли­енты и серверы, называется Hyper Text Transmission Protocol (HTTP) –протокол передачи гипертекста. На рис. 6.1.1. приведена схема функционирования этой службы. В ответе передает­ся содержимое запрашиваемого файла.

Рисунок 6.1.1.

Схема функционирования НТТР - протокола

 

Компьютер-клиент Компьютер-сервир

Запрос

 

Формирование

запроса на получение

содержимого index.html

файла index.html

Ответ

 

 

Приведенная схема вследствие своей простоты позволяет обрабатывать большое коли­чество запросов в единицу времени, что является существенным при проведении учебных занятий с группой студентов в режиме on-line (в режиме совместной работы двух и более пользователей разных компьютеров).

Документы с гипертекстом устанавливаются на сервере, и они становятся доступными на любом компьютере-клиенте (удаленные ресурсы). Такие документы подготавливаются в соответствии со спецификациями Hyper Text Markup Language (HTML), языка разметки гипертекста. Язык HTML позволяет создавать достаточно развитые учебные ресурсы с применением различных форм отображения информации. Язык можно использовать для представления:

– гипертекстовых новостей, почты, сопровождающей информации и сопутствующей ги­персреды;

– меню с опциями;

– результатов запросов к базам данных;

– простых структурированных документов со встроенной графикой;

– гипертекстовых обзоров имеющейся информации.

Язык HTML предоставляет простой формат для предоставления этой информации. Требуется лишь, чтобы клиентские программы могли поддерживать язык HTML.

Большое количество Web-приложений основано на использовании внешних программ, установленных на сервере. Использование таких программ позволяет применять удаленные ресурсы с динамически обновляемой информацией, хранящейся в базах данных или гене­рирующейся в зависимости от решаемых задач. Для связи между Web-сервером и вызывае­мыми программами широко используется универсальный интерфейс шлюзов – Common Gateway Interface, CGI (рис. 6.1.2.). (Шлюзы – это специальные компьютеры, которые в межсетевом пространстве через пакеты данных соединяют сети между собой. Под термином интерфейс принято понимать различные способы соединения с четко оговоренными функциями различных устройств и сигналов и программное их обслуживание.) При использовании универсальных интерфейсов шлюзов CGI в запросе указывается не файл, содержимое которого необходимо получить, а программа (скрипт, сервлет), которая будет исполняться на сервере и результаты работы которой передаются на клиентскую машину.

Рисунок 6.1.2.

Использование CGI интерфейса.

 

 

Клиент Web-сервер CGI - приложение

Запрос Передача

управления

(запуск скрипта)

 

Ответ

 

 

В настоящее время разработано достаточно много средств, позволяющих использовать схему, приведенную на рис. 2. В качестве популярных средств можно привести Perl, Java (сервлеты), язык описания сценариев РНР и др. Практически любые современные системы программирования предоставляют средства для создания удаленных ресурсов.

При работе в компьютерных сетях пользователь имеет дело не с сетевыми протокола­ми и службами, а со специальными программными продуктами, которые обеспечивают дос­туп к тем или иным службам, и сервисам – браузерами (to browse – про­листывать). Браузер – это универсальное средство передвижения по сетям, с помощью которого можно получить доступ ко всем ресурсам интернета. Некоторые из этих прикладных клиентских про­грамм поддерживают работу нескольких протоколов. Например, браузеры фирм Microsoft, Netscape позволяют просмотреть удаленные ресурсы, доступ к которым осуществляется по разным протоколам (http, ftp и т.д.). Некоторые поддерживают работу только одного протокола прикладного уровня, например FTP-клиентские програм­мы. Сейчас разработано много таких приложений, поэтому выбор программного обеспече­ния для организации удаленного обучения – уже достаточно сложная задача.

Почтовые программы необходимы для организации взаимодействия, прежде всего, преподавателя и студентов, для пересылки учебных материалов, результатов работы студентов.

Дня организации on-line связи между учителем и учениками практическую ценность имеют видеоконференции. Это специальные программные продукты, позволяющие визу­ально общаться участникам (голосовая и видеосвязь), осуществлять совместную работу с теми или иными приложениями.

В Internet появляются и развиваются новые средства, которые можно использовать в учебных целях. Среди них следует упомянуть чаты, форумы. Эти средства позволяют осу­ществлять обмен информацией в рамках учебных групп по определенным учебным темам. Такие группы могут располагаться не только в одном классе. Отдельные студенты могут находиться на значительном расстоянии от преподавателя.

Таким образом, современный Internet представляет собой среду, где можно относи­тельно легко получить доступ к огромному количеству информации по различным отрас­лям знаний. Возникла естественная необходимость использования этой информационной среды в учебных целях.

Учебные программные средства создавались и до появления Internet. Но актуальность этих программ сейчас вызывает большое сомнение. Основной причиной такой ситуации видится в том, что учебные программы были тесно связаны со средой хранения (DOS, Win­dows, Unix и т.д.). Internet дает надежду, что учебные ресурсы, разрабатываемые в настоящее время для использования с его помощью, не устаревают длительное время, ибо Internet – универсальная среда хранения, передачи и обработки данных в усло­виях использования разнородного оборудования и системного программного обеспечения.

Настала пора, когда можно и нужно говорить не об отдельных обучающих программах, а об обучающих системах. Основой современной обучающей системы являются учебные курсы, которые представляют собой учебники, реализованные компьютерными мультимедийными средствами. Традиционной формой представления информации является текст со всеми типографскими формами (шрифт, стиль и т.д.). Текст может быть снабжен различ­ными графическими вставками (рисунок, график, схема и т.д.). Форматы, используемые в компьютерных технологиях, позволяют улучшить процесс восприятия информации. В текст можно вставить ссылки на другие источники информации, учебные курсы, по которым можно немедленно получить необходимую информацию. Текст с такими ссылками называ­ется гипертекстом. Среди других доступных видов информации можно выделить мультип­ликацию, видеофильмы, звуковое сопровождение. Хотя сами по себе эти формы представления информации и нельзя назвать новыми, при соответствующем техническом оснащении такие элементы можно ис­пользовать при создании компьютерных учебных курсов, тиражировать, распро­странять и применять, возможно, и без участия преподавателя, автора. В будущих учебных курсах возможно включение и техника записи и воспроизведения запаха.

Для контроля усвоения учебного материала в обучающих системах используются ком­пьютерные тесты. Студенты могут сдавать такие тесты индивидуально, возможно, и без присутствия преподавателя. Результаты обрабатываются автоматически вплоть до выстав­ления оценки. Как правило, набор тестовых заданий генерируется автоматически для каж­дого студента индивидуально, в зависимости от степени подготовленности или по другим заданным критериям. Конечно, варианты тестовых заданий должны быть подготовлены преподавателем заранее. В настоящее время широкое распространение получили тесты, где студент должен выбрать один или несколько правильных ответов на задаваемый вопрос.

В обучающие системы включаются средства разработки учебных курсов и тестов, от­дельных элементов для последующего их внедрения в учебном процессе. Это технические средства записи информации (текст, графика, видео, звук), а также соответствующее специализи­рованное программное обеспечение.

Для применения разработанных учебных курсов и тестовых программ в обучающие системы необходимы технические и программные средства. Как правило, обучающие сис­темы реализованы на базе учебных компьютерных классов, которые снабжены соответст­вующими устройствами ввода-вывода используемых видов информации. Необходимы и специальные программные продукты для работы с такой информацией. Для отображения гипертекста обычно используются браузеры различных фирм, например Microsoft Internet Explorer.

Для реализации учебного процесса дистанционно необходимо наличие одного или не­скольких компьютеров-серверов, коммуникационного оборудования, которое объединяет все компьютеры в сеть. Учебные материалы хранятся не на компьютерах в классе, а на сер­вере. Доступ к учебным материалам осуществляется по назначенным правам доступа через паролирование, авторизацию. На­пример, преподаватель имеет права на создание, изменение и использование учебных кур­сов, а студент – только на использование. Такой доступ может быть реализован как в ло­кальных сетях (факультет, институт), так и в глобальных сетях (территориально неограни­ченный доступ). Студенты получают возможность обучения не только в стенах высшего учебного заведения.

При наличии значительного количества учебных курсов и обучающихся студентов су­ществует проблема учета успеваемости, контроля за учебным процессом. Обучающая система берет на себя функции администрирования учебных курсов и тестов, сбора стати­стики, кадровые вопросы преподавателей и студентов. Эти вопросы решает специальная программа, устанавливаемая на сервере.

Таким образом, обучающая система – это достаточно сложный программно-аппаратный комплекс, реализованный как распределенная информационная система.

С конца прошлого века в разных странах ведутся работы по созданию компьютерных систем обучения в разных отраслях знания. При этом необходимо решить рад важных про­блем. Рассмотрим основные из них.

В распределенных информационных системах, в том числе и в обучающих, как прави­ло, используются разнородное оборудование, программное обеспечение. Здесь очень важно обеспечить эффективное взаимодействие всех этих разнородных элементов в целях дости­жения педагогического эффекта.

Современное развитие науки и техники оказывает большое влияние на все сферы дея­тельности человека. Наиболее ярко проявляется это влияние в информационной области, где происходят революционные изменения. В этих условиях обучающие системы должны обладать высокой адаптивностью к новым технологиям. Применение новых методов и тех­нологий в уже существующих системах должно сопровождаться минимальными трудоза­тратами по их внедрению.

С течением времени учебные курсы имеют свойство изменяться. Внесение изменений в работающие обучающие курсы не должно приводить к перепрограммированию всей сис­темы. В общем случае обучающие системы должны иметь средства, которые позволяют создавать, изменять, применять учебные курсы не программистам, а специалистам в той области, на изучение которой направлены эти курсы.

Обучающая система должна базироваться на принципе модульности, который позво­ляет в процессе развития системы менять отдельные модули без изменения других. Отдель­ные модули должны иметь возможность многократного использования. Это позволяет сни­зить стоимость разработки и сопровождения системы и, в свою очередь, стоимость обуче­ния, что делает его экономически доступным.

Доступность обучения должна быть и территориальной. Обучающая система должна быть доступна как в компьютерных классах образовательного учреждения (локальная сеть), так и на офисных компьютерах по месту работы студента, на домашнем компьютере (гло­бальная сеть).

Обучающая система должна обеспечивать возможность учебы для людей с разным об­разовательным уровнем.

В области обучающих технологий большую роль играют вопросы стандартизации, ко­торые решаются на уровне отдельных отраслей, стран, на международном уровне.

Комитет по стандартизации обучающих технологий LTSC (Learning Technology Stan­dards Committee) института IEEE (Institute of Electrical and Electronic Engineers) занимается разработкой технических стандартов по компонентам программного обеспечения инстру­ментов, технологий и методов разработки образовательных систем.

Проект по передовому распределенному обучению ADL (Advanced Distributed Learning) правительства США связан с разработкой содержания учебных курсов и их дос­тавкой по современным технологиям. Проект ADL занимается разработкой общей техниче­ской структуры для компьютерного и сетевого обучения, которая способствует созданию многократно используемого учебного материала. Проект ADL разрабатывает руководства по широкомасштабной разработке и реализации эффективного распределенного обучения, созданию сетевого сообщества потребителей в сфере образования и переподготовки.

Американский консорциум IMS (Instructional Management Systems), включающий пра­вительственные организации, университеты и колледжи, корпорации, разрабатывает и рас­пространяет открытые спецификации распределенного обучения. IMS занимается опреде­лением технических стандартов для обеспечения взаимодействия приложений в распреде­ленном обучении и внедрением своих спецификаций в другие продукты. Спецификации IMS разрабатываются для высшего образования, но эти требования могут распространяться и на среднюю школу, и на корпоративное и правительственное обучение.

Учебные материалы, использующие спецификации IMS, включают системы на основе Web (on-line режим), а также электронные ресурсы (на CD-ROM). Учебные курсы могут использоваться в компьютерных классах учебного заведения, на домашнем компьютере, в офисе корпорации или правительственного учреждения.

Стандарт IMS имеет ряд преимуществ при организации дистанционного обучения и принят ведущими организациями дистанционного обучения. Практически это международный стандарт обмена учебными ресурсами между различными системами дистанционного обучения.

Стандарт находится в свободном доступе (http://www.xdlsoft.com). Все спецификации написаны на языке XML (Extensible Markup Language, расширяемый язык разметки). Спе­цификации снабжены примерами и практическими советами по их использованию.

Спецификации метаданных согласованы со стандартом метаданных комитета по стан­дартизации обучающих технологий института IEEE.