Интернет-технологии в учебном процессе
Работу выполнила: студентка II курса гр.21-Крахина Елена Владимировна
Московский государственный открытый университет, филиал в г. Кропоткине
Факультет информатики и радиоэлектроники
Кафедра Программного обеспечения вычислительных машин и автоматизированных систем
г. Кропоткин
2003 г.
Введение
Стремительное развитие сетевых информационных технологий, кроме заметного снижения временных и пространственных барьеров в распространении информации, открыло новые перспективы в сфере образования. Можно с уверенностью утверждать, что в современном мире имеет место тенденция слияния образовательных и информационных технологий и формирование на этой основе принципиально новых интегрированных технологий обучения, основанных, в частности, на Интернет-технологиях.
Информационные технологии – процесс, использующий совокупность средств и методов сбора, обработки и передачи данных, для получения информации нового качества о состоянии объекта, процесса или явления.
Согласно определению, принятому ЮНЕСКО, информационная технология — это комплекс взаимосвязанных, научных, технологических, инженерных дисциплин, изучающих методы эффективной организации труда людей, занятых обработкой и хранением информации; вычислительную технику и методы организации и взаимодействия с людьми и производственным оборудованием, их практические приложения, а также связанные со всем этим социальные, экономические и культурные проблемы.
Сами информационные технологии требуют сложной подготовки, больших первоначальных затрат и наукоемкой техники. Их введение должно начинаться с создания математического обеспечения, формирования информационных потоков в системах подготовки специалистов.
1. Интернет-технологии в системах обучения
Современные требования к системам обучения предполагают решения многих вопросов, выбору индивидуальной траектории в обучении.
Однако на практике, полное решение этих задач невозможно без выполнения жестких взаимосвязанных и зачастую противоречивых требований: методических, организационных, программно-теоретических и других.
Одним из эффективных путей является создание компьютерных центров обучения, работающих на базе сетевых технологий.
Такие центры позволяют решить ряд проблем, связанных с постоянно увеличивающимся числом желающих получить образование и дают возможность получать образование независимо от местонахождения.
Существует несколько принципов построения таких обучающих центров.
Первый принцип – универсальность – система должна рассматриваться не столько как средство дистанционного обучения, которое позволяет осваивать те или иные дисциплины, находясь далеко от компьютерного центра, но еще и как средство самостоятельного изучения дисциплин студентами любых форм обучения.
Система должна изначально быть подготовлена для создания курсов и изучения любых дисциплин (гуманитарных, социально-экономических, естественно-научных, технических).
Система должна потенциально предоставлять возможности использования практически любых известных к настоящему технологий и методов дистанционного обучения: обучающее и аттестационное тестирование, электронные учебники, словари и справочники, виртуальные лаборатории, синхронные и асинхронные средства общения.
Второй принцип – открытость – система в отличие от известных, должна представлять собой не просто совокупность курсов дистанционного обучения, разработанных группами методистов и программистов, а, напротив, открытый инструментарий-оболочку, позволяющий любому преподавателю-автору, не профессионально владеющему компьютерными технологиями, создавать собственные курсы дистанционного обучения, используя предоставляемые системой средства в рамках, определяемых системными требованиями.
Третий принцип – использование стандартных сетевых решений и построение системы на основе универсальной интегрированной базы данных, что позволяет легко и практически неограниченно наращивать, переносить и масштабировать ее.
На основе данных принципов можно построить прототип Интернет системы дистанционного обучения, позволяющий создавать курсы по техническим, гуманитарным и другим дисциплинам.
2. Интернет-технологии в дистанционном и открытом образовании
Одним из перспективнейших направлений развития системы образования является широкое использование современных телекоммуникационных, информационных и компьютерных технологий, в первую очередь - технологий глобальной сети Интернет.
Удобство и гибкость гипертекстового представления материала, оперативный доступ к информации, расположенной в различных регионах и странах, высокая оперативность обновления и другие достоинства интернет-технологий позволили достаточно быстро внедрить их в практику многих ВУЗов.
Анализ образовательных ресурсов России и мира показывает, что наиболее часто такие технологии используются в учебном процессе институтов и университетов гуманитарного направления.
Связано это с характером учебных материалов - в основном это текстовые материалы с графическими, изредка анимированными иллюстрациями.
Иная ситуация в техническом образовании. Будущий инженер должен не только знать необходимые теоретические положения изучаемых дисциплин, но и иметь понятие о физических процессах, происходящих в изучаемых устройствах, получить навыки измерений и обработки их результатов.
Другими словами, одной из серьезных задач является разработка технологий удаленных лабораторных практикумов.
Другой важнейшей задачей современного этапа развития российского дистанционного обучения является интеграция и унификация образовательных ресурсов, технологий и сред.
За последние годы создано множество весьма неплохих разработок, однако они совершенно не согласуются друг с другом ни по каким параметрам, отличаются операционные системы, способ подачи материала, даже содержание дисциплин не позволяет использовать их в рамках единой образовательной программы.
Кроме этого, полноценный учебный процесс невозможен без интерактивных средств контроля и обучения.
Таким образом, можно сформулировать три основных аспекта рационального применения Интернет в системе образования РФ:
разработка гипертекстовых учебно-методических пособий с близким (в идеале - с единым) интерфейсом пользователя и с учетом реальных технических возможностей студента;
разработка лабораторных практикумов удаленного доступа для инженерных специальностей;
разработка технологической среды для системы дистанционного или открытого образования, органично объединяющей накопленный ведущими ВУЗами опыт и предоставляющий типовой инструментарий для формирования единой образовательной среды РФ.
В настоящее время существует множество различных и, порой, взаимоисключающих мнений по вопросу о том, как должен выглядеть электронный (компьютерный) учебник.
Рассмотрим один из возможных подходов к методическому и программно-техническому построению электронного учебника - гипертекстовый вариант учебного пособия.
Необходимо сразу оговориться, что под гипертекстовым учебником (ГУ) будет пониматься обычный по содержанию учебник, представленный в электронном виде для представления в сети Интернет.
Представление материала гипертекстового учебника осуществляется с помощью языка разметки текстовых документов HTML и его вариантов, языка программирования JAVA-Script и некоторых других WEB-технологий.
В рамках HTML реализуется, в основном, представление необходимой студенту информации в виде, удобном для ее усвоения. Использование JAVA-Script позволяет разнообразить и "оживить" представление информации, а также ввести некоторые элементы интерактивности.
Из множества других технологий Интернет возможно использование только тех, которые не требуют у пользователя наличия скоростных каналов. По некоторым данным реальная скорость соединения у конечного пользователя в большинстве регионов России составляет 24…28 кБ/сек, до 56 кБ/сек.
В этих условиях основное внимание при разработке гипертекстового учебника должно быть уделено его оптимизации по размеру загружаемых на клиентскую сторону файлов. Такой подход практически исключает использование таких технологий как Flash, VRML, мультимедиа (тем более - real-video и real-audio) и некоторых других.
Даже обычные графические иллюстрации должны подвергаться тщательной обработке. Авторы осознают, что подобные ограничения заметно снижают дидактические качества гипертекстового учебника по сравнению несетевыми версиями, однако именно они обеспечивают возможность использования гипертекстового учебника в дистанционном образовании на современном этапе развития телекоммуникаций.
Методически построение гипертекстового учебника не отличается от обычного, печатного учебника. Информация представляется разбитой на главы, параграфы и т.д., иллюстрируется необходимыми рисунками и (или) чертежами. Порядок следования разделов определяется логикой изучения дисциплины.
Гипертекстовое представление имеет ряд особенностей, которые необходимо учитывать при создании гипертекстового учебника.
Можно сформулировать условный набор правил, соблюдение которых позволит добиться успеха:
разбиение всего объема ГУ на фрагменты, время загрузки которых не превышает одной минуты, на скорости соединения 12000Б/сек;
использование навигационных элементов, позволяющих в любой момент переходить к любому параграфу ГУ;
отказ от сложных анимированных иллюстраций;
обеспечение наличия варианта пособия предназначенного для распечатки (в формате WinWord, например).
Конечно, приведенные правила не претендуют на полноту, однако они обеспечивают, как минимум, разработку вполне приемлемого ГУ.
В принципе, ГУ представляет собой обычный гипертекстовый документ, поэтому к разработке ГУ применимы традиционные подходы Web-мастеринга.
Выбор инструментальных средств определяется вкусами и предпочтениями разработчика, однако, следует отметить, что кодирование HTML лучше всего выполнять с помощью специализированных редакторов, таких как HomeSite или Dreamweaver.
Использование очень удобных WisyWig-редакторов ведет к очень большой избыточности конечного кода. Например, одна страница созданная с помощью FrontPage Express имеет размер почти втрое больший, чем такая же страница созданная в HomeSite. Использование видео и аудио фрагментов в ГУ, как указывалось выше, ограничено реальной скоростью соединения у пользователя.
Графические материалы выполняются в форматах GIF и JPEG, причем выбор формата и степень сжатия определяется содержанием иллюстрации.
Опыт разработки и применения ГУ показывает, что максимальный размер загружаемого фрагмента не должен превышать 20…40кБ, включая графические материалы.
Для оперативного самоконтроля процесса изучения материала, возможно использование специализированных тестовых страниц.
Тестирующие программы целесообразно выполнять в виде JAVA-скриптов. Применение для этих целей серверных скриптов и приложений может быть исключено (по соображениям безопасности) администраторами сервера, на котором размещаются ГУ.
Одним из наиболее удобных инструментальных средств создания тестовых скриптов является пакет Hot Potatoes.
Другим возможным подходом для организации промежуточного и итогового контроля знаний является использование универсальной системы тестирования.
Если такая система используется в различных учебных заведениях, то появляется возможность сопоставления сложности контрольных мероприятий и уровней подготовки специалистов в учебных заведениях одного профиля.
Внешний вид, навигация и некоторые другие параметры и функции настраиваются при создании теста учебника, что позволяет, как реализовать замысел конкретного разработчика, так и согласовать дизайн теста с общим дизайном ГУ.
Последняя версия пакета использует новые возможности спецификации HTML4.0 - динамический HTML.
При формировании гипертекстовой структуры необходимо использовать относительные ссылки, что позволит легко переносить ГУ как на другой сервер, так и на другой носитель - дискету или компакт-диск. Некоторые примеры построения ГУ можно посмотреть в «Библиотеке».
Размещение ГУ на компакт-диске позволяет снять ограничения на использование мультимедийных технологий. В этом случае возможно реализовать самые смелые решения автора ГУ.
При изучении технических дисциплин необходимо обеспечить проведение лабораторных исследований. Существует множество мнений о том, как должна быть организована лаборатория с удаленным доступом. Во избежание ненужных споров принято решение применить несколько подходов одновременно, а через некоторое время провести анализ результатов и мнений самих студентов и, затем, выбрать наиболее оптимальное решение. Возможны следующие варианты:
Имитационное моделирование
online-режим с использованием CGI. Интерфейс выполнен в виде типового отчета по лабораторной работе, в котором не заполнены некоторые поля. Перед началом работы студент получает задание, проводит некоторые расчеты, по результатам которых вносятся данные. Полученная страница нажатием кнопки "Выполнить эксперимент" отсылается на сервер, где обрабатывается CGI-скриптом, передается как задание на расчет моделирующей программе, результат работы которой возвращается на клиентскую сторону в виде стандартной HTML-страницы;
online-режим на основе JAVA-апплетов. Интерфейс выполнен в виде измерительных приборов с элементами управления, необходимыми при проведении данной работы. Наиболее приближенный к реальности режим, однако, он требует достаточно высокой скорости соединения и достаточно мощного компьютера у студента;
online-режим на основе JAVA-скриптов. Интерфейс выполнен в виде стилизованных измерительных приборов с элементами управления, необходимыми при проведении данной работы. Менее приближенный к реальности режим чем предыдущий, однако, он не требует высокой скорости соединения и достаточно мощного компьютера у студента;
offline-режим 1. Интерфейс аналогичен online-CGI, однако заполненная форма отправляется администратору ресурса с использованием почтового протокола. Результат выполнения работы высылается студенту так же - электронной почтой. Режим рекомендуется при низком качестве связи и частых обрывах.
offline-режим 2. Студент загружает себе исполняемую программу, которая и позволяет провести эксперимент. При необходимости, результат выполнения записывается в файл и высылается администратору ресурса.
Удаленное управление экспериментом. Эксперимент проводится на натурном образце, управление экспериментальным стендом осуществляется через Web-интерфейс.
3. Применение internet-технологий, как инструмент обучения студентов
Компьютерная грамотность определяется не только умением программировать, а, в основном, умением использовать готовые программные продукты, рассчитанные на пользовательский уровень. Эта тенденция появилась благодаря широкому рассмотрению таких продуктов, которые ориентированных на неподготовленных пользователей.
Разработка таких программно-информационных средств является весьма дорогостоящим делом в силу его высокой наукоемкости и необходимости совместной работы высококвалифицированных специалистов: психологов, компьютерных дизайнеров, программистов.
Однако она окупает себя благодаря тому, что доступ к компьютеру сегодня может получить практически каждый человек даже без специальной подготовки.
Компьютер является не просто техническим устройством, он предполагает соответствующее программное обеспечение. Решение указанной задачи связано с преодолением трудностей, обусловленных тем, что одну часть задачи — конструирование и производство ЭВМ — выполняет инженер, а другую — педагог, который должен найти разумное дидактическое обоснование логики работы вычислительной машины в целом и отдельных программ в частности.
Другая трудность состоит в том, что средство является лишь одним из равноправных компонентов дидактической системы наряду с другими ее звеньями: целями, содержанием, формами, методами, деятельностью педагога и деятельностью учащегося. Все эти звенья взаимосвязаны, и изменение в одном из них обусловливает изменения во всех других.
Как новое содержание требует новых форм его организации, так и новое средство предполагает переориентацию всех других компонентов дидактической системы. Поэтому установка в школьном классе или вузовской аудитории ПК есть не окончание компьютеризации, а ее начало — начало системной перестройки всей технологии обучения.
Преобразуется прежде всего деятельность субъектов образования - учителя и ученика, преподавателя и студента. Им приходится строить принципиально новые отношения, осваивать новые формы деятельности в связи с изменением средств учебной работы и специфической перестройкой ее содержания.
И именно в этом, а не в овладении компьютерной грамотностью учителями и учениками или насыщенности классов обучающей техникой, состоит основная трудность компьютеризации образования.
Выделяются три основные формы, в которых может использоваться компьютер при выполнении им обучающих функций:
а) машина как тренажер;
б) машина как репетитор, выполняющий определенные функции за преподавателя, причем машина может выполнять их лучше, чем человек;
в) машина как устройство, моделирующее определенные предметные ситуации (имитационное моделирование).
Тренировочные системы наиболее целесообразно применять для выработки и закрепления умений и навыков. Здесь используются программы контрольно-тренировочного типа: шаг за шагом учащийся получает дозированную информацию, которая наводит на правильный ответ при последующем предъявлении задания.
Такие программы можно отнести к типу, присущему традиционному программированному обучению.
Задача учащегося состоит в том, чтобы воспринимать команды и отвечать на них, повторять и заучивать препарированный для целей такого обучения готовый материал.
При использовании в таком режиме компьютера отмечается интеллектуальная пассивность учащихся, ведь компьютерные технологии используются нами для экономии времени.
Отличие репетиторских систем определяется тем, что при четком определении целей, задач и содержания обучения используются управляющие воздействия, идущие как от программы, так и от самого учащегося.
Для обучающих систем такой обмен информацией получил название «диалога».
Таким образом, репетиторские системы предусматривают своего рода диалог обучающегося с ЭВМ в реальном масштабе времени.
Обратная связь осуществляется не только при контроле, но и в процессе усвоения знаний, что дает учащемуся объективные данные о ходе этого процесса. По сути дела репетиторские системы основаны на той же идеологии программированного обучения (разветвленные программы), но усиленного возможностями диалога с ПК.
Нужно подчеркнуть отличие такого "диалога" от диалога как способа общения между людьми.
Диалог — это развитие темы, позиции, точки зрения совместными усилиями двух и более человек. Траектория этого совместного обмена мыслями задается теми смыслами, которые порождаются в ходе самого диалога.
Очевидно, что "диалог" с машиной таковым принципиально не является. В машинной программе заранее задаются те ветви программы, по которым движется процесс, инициированный пользователем ЭВМ. Если учащийся попадет не на ту ветвь, машина выдаст "реплику" о том, что он попал не туда, куда предусмотрено логикой программы, и что нужно, следовательно, повторить попытку или начать с другого хода.
Обучение выступает как предельно индивидуализированный процесс работы школьника и студента со знакомой информацией, представленной на экране дисплея. Очевидно, что с помощью этих теоретических схем невозможно описать такую педагогическую реальность сегодняшнего дня, как, например, проблемная лекция, проблемный урок, семинар-дискуссия, деловая игра или научно-исследовательская работа.
Использование вычислительной техники расширяет возможности человека, однако