Структура программного обеспечения, предназначенного для проведения удаленных занятий в режиме реального времени

Раздел III. Информатика

Б.А. Алейников, П.Б. Алейников

СТРУКТУРА ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ, ПРЕДНАЗНАЧЕННОГО ДЛЯ

ПРОВЕДЕНИЯ УДАЛЕННЫХ ЗАНЯТИЙ В РЕЖИМЕ РЕАЛЬНОГО ВРЕМЕНИ

Дистанционное обучение в виде заочного обучения зародилось еще в начале XX века. Понятие дистанционного обучения сегодня имеет более широкий аспект и включает в себя в основном преподавание дисциплин с использованием электронных средств общения. В настоящее время, используя электронные технологии, можно подготовиться к поступлению в вуз, изучить любой иностранный язык, получить исчерпывающие консультации по различным предметам, просмотреть обучающие видеоролики и т.д. Однако в связи с плохо налаженным взаимодействием между учителем и обучаемым и отсутствием контроля над учебной деятельностью, качество обучения оказывается хуже того, что можно получить при обучении в режиме реального времени, при живом общении преподавателя с обучающимся.

Создавая и совершенствуя современные технологии электронного обучения, необходимо помнить, что основными задачами дистанционного обучения являются:

а) система программного обеспечения (ПО) должна предоставить возможность обучающемуся получить доступ к различным источникам знаний;

б) получаемая информация должна быть качественной, а процесс обучения должен быть на достаточно высоком уровне;

в) важно помнить, чтобы в системе ДО обучающийся выступал в качестве субъекта учебной деятельности наряду с педагогом.

Программно-методическое обеспечение дистанционного обучения должно предоставить обучающемуся специальную информационную среду.

Основной показатель высокого качества дистанционного обучения - эффективность обучения, которая в свою очередь определяется качеством программного обеспечения. Эффективность программы целиком и полностью определяется тем, насколько она обеспечивает предусмотренные цели обучения как ближайшие, так и отдалённые.

При создании программного обеспечения приоритет должен отдаваться учебным целям. Поэтому при составлении скелетной схемы программного обеспечения нужно тщательно проанализировать психологические, дидактические и педагогические аспекты проблемы.

Современные компьютерные технологии способны обеспечить передачу знаний и доступ к разнообразной учебной информации наравне, а иногда и гораздо эффективнее, чем традиционные средства обучения. Эксперименты подтвердили, что качество и структура учебных курсов, равно как и качество преподавания при дистанционном обучении, зачастую намного выше, чем при традиционных формах обучения. Новые электронные технологии, такие как интерактивные диски, CD-ROM, электронные доски объявлений, мультимедийный гипертекст, доступные через глобальную сеть Интернет с помощью интерфейсов Mosaic и WWW, могут не только обеспечить активное вовлечение учащихся в учебный процесс, но и позволяют управлять этим процессом в отличие от большинства традиционных учебных сред. Интеграция звука, движения, образа и текста создает новую необыкновенно богатую по своим возможностям учебную среду, с развитием которой увеличится и степень вовлечения учащихся в процесс обучения. Интерактивные возможности используемых в системе дистанционного обучения (СДО) программ и систем доставки информации позволяют наладить и даже стимулировать обратную связь, обеспечить диалог и постоянную поддержку, которые невозможны в большинстве традиционных систем обучения.

Основная работа была посвящена запуску и тестированию первой версии программы, позволяющей проводить тематические занятия через Интернет. На этом этапе основной задачей явилось создание банка функций для дальнейшего использования их при построении программы, а также организация передачи всех необходимых типов данных через сервер.

В условиях удаленного занятия очень важной задачей является обеспечение максимального комфорта как учителю, так и ученику в процессе обучения. Понятие комфорта в данном случае включает в себя не только удобную общую рабочую область в виде доски для письма, но и общий доступ и совместную работу с литературой, изображениями, демонстрациями, другими материалами. Следовательно, необходимо обеспечить передачу не только рукописного текста, но и других типов данных.

Прежде всего были проведены тестовые занятия преподавателей с учениками через Интернет с целью выявления требований к ПО. Перед экспериментом ставились следующие задачи:

1. Выяснить, какие элементы структуры ПО необходимы для качественного проведения удаленного занятия.

2. Выявить роль и назначение каждого элемента системы и его необходимость в дистанционном образовании.

3. Выяснить технические возможности уже имеющихся средств связи, их качество и достаточность для проведения удаленных занятий.

4. Выяснить необходимость дополнительных элементов ПО для осуществления и проведения занятий.

В результате основным общим требованием к разрабатываемой системе стала передача и корректная работа с изображениями любого формата.

В настоящее время существует ряд разработок, с помощью которых осуществляется передача видео, аудио и письма от обучаемого к учителю и обратно. Однако, на наш взгляд, они не предназначены для учебных целей и могут быть использованы лишь в целях передачи информации на бытовом уровне. В связи с этим, нами разрабатывается программное обеспечение, которое позволит осуществлять удаленные занятия по различным дисциплинам в режиме реального времени. Такая программа должна отвечать всем требованиям психологического, дидактического, методического и др. характера.

В результате проведенного эксперимента мы пришли к заключению, что ПО должно содержать следующие элементы (см. рис. 1).

Основным инструментом, при помощи которого осуществляется большинство работ при удаленном обучении, является общий рабочий лист (рабочая область). Рабочий лист представляет собой общую область на экране, на которой пишут или рисуют ученик и учитель одновременно и независимо друг от друга, используя в качестве устройства ввода компьютерный планшет.

Общий лист обеспечен необходимым набором инструментов, в их число входят такие инструменты, как перо (карандаш), прямая линия, окружность, «ластик» и т.д. Эти и другие принадлежности предназначены для удобства общения учителя и ученика.

Все листы, созданные когда-либо учителем или учеником, имеют свое название и каталогизируются в «дереве занятий». Таким образом, доступное «дерево занятий» позволяется иметь быстрый доступ к любому пройденному материалу. Использование метода «дерево» позволяет систематизировать пройденный материал и обращаться к нему в любой момент. Необходимо отметить, что такая возможность особенно полезна для ученика, который может вернуться к данному фрагменту урока после занятия при самостоятельном просмотре урока.

В разработанной нами программе предусмотрена возможность использовать метки (теги), которые позволяют при помощи механизма поиска по названиям тем и меткам быстро отыскивать нужную страницу любого урока.

Следующий блок нашей программы - это блок передачи видеоданных. Этот блок предназначен для обеспечения зрительного контакта между обучаемым и учителем. Наличие этого блока обусловлено психологическим аспектом проведения урока в режиме реального времени. Учитель должен видеть обучаемого, его реакцию на предлагаемые фрагменты урока и предлагать соответствующее развитие урока с его интерпретацией, поиском и т.д. Кроме того, родители ученика всегда имеют возможность увидеть сам процесс обучения, оценить качество преподавания и при необходимости согласовать с учителем некоторые подходы в общении с ребенком. Эта возможность сделает учебный процесс более гибким и результативным.

Блок передачи аудиоданных предназначен для двухстороннего участия обучаемого и обучающего в развитии рассматриваемой проблемы. Известно, что слово учителя не может заменить ни одна даже новейшая электронная технология. Поэтому качеству передаваемого звука придается особое значение. Что касается содержания звукового общения, то это определятся конкретными целями, условиями и задачами, стоящими перед конкретным занятием.

Еще одним необходимым инструментом является текстовый чат с возможностью вставки изображений. Этот инструмент может быть использован для передачи заранее подготовленного преподавателем текста или же изображения в том случае, если нет необходимости располагать это изображение в главной рабочей области. Такая возможность предусмотрена для проведения уроков при работе над текстом (например, для учителя русского языка: учителем подается текст с пропущенными буквами или знаками препинания, а учеником в режиме реального времени выполняется правка текста. При этом он карандашом вписывает недостающие буквы и знаки препинания, одновременно обсуждая это с учителем!). Такая возможность будет полезна и для работы над рисунком (например, для художника).

Важным инструментом программного обеспечения является синхронизированный доступ к тематическим справочным материалам, в частности, хорошим сборником краткой информации по темам может служить ресурс www.wikipedia.org. В настоящее время имеется достаточное количество пособий, учебников, задачников и т.д.

Набор заранее разработанных тематических шаблонов служит целям экономии времени и активизации познавательной активности. Такой набор может быть подготовлен индивидуально каждым преподавателем, или он может воспользоваться уже готовым, предложенным разработчиками программы.

Значительно упрощают процесс понимания нового материала интерактивные демонстрации и интерактивные эксперименты и опыты. Богатейшие демонстрационные возможности и высокая степень интерактивности системы сами по себе не могут служить основанием для того, чтобы считать обучение идеальным. Высокие возможности интерактивных демонстраций должны согласовываться с рассказом учителя, с серией вопросов, задаваемых им. При этом ученик должен принимать самое активное участие в обсуждении поставленных проблем. Кроме того, ученик не просто смотрит в книгу на график параболы или схему эксперимента. Он может повлиять на ход эксперимента или увидеть, как меняется вид параболы в зависимости от коэффициентов ее уравнения и т.д. Наглядность такого объяснения материала значительно превосходит общепринятый подход. У преподавателя есть возможность выбирать из базы модель и объяснять материал с использованием этой модели.

Для осуществления обратной связи можно воспользоваться блоком «блокнот». Учитель может подобрать проверочный материал или использовать готовые тесты, на которые ученик отвечает в режиме реального времени.

Наша программа также предусматривает возможность синхронного просмотра книг или других электронных материалов, которые хотел бы использовать преподаватель или ученик.

Если в процессе работы возникают технические трудности, то как учитель, так и ученик могут обратиться за помощью, вызвав команду F1.

Проведенные экспериментальные занятия в режиме реального времени показали, что имеющиеся средства дистанционного обучения не отвечают требованиям современной дидактики и требуют серьезных доработок как в дидактическом, так и в методическом аспектах.

В ходе эксперимента были выявлены недостающие элементы структуры программного обеспечения, найдена возможность их включения в программу, определено их место и расположение на экране монитора.

Экспериментальные образцы программы имеют неоспоримое преимущество перед существующими и могут быть использованы в учебном процессе.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Агеев В.Н. Электронные учебники и автоматизированные обучающие системы. М., 2001.

2. Вербицкий А.А. Активное обучение в высшей школе: контекстный подход: метод. пособие. М.: Высшая школа, 1991.

3. Методика применения дистанционных образовательных технологий (дистанционного обучения) в образовательных учреждениях высшего профессионального образования Российской Федерации Приказ Минобразования РФ № 4452 от 18.12.2002.

4. Письмо Минобразования России от 21.01.2003 № 43-52-06 / 12 Об электронных изданиях.

5. Приказ Минобразования РФ от 16.06.2000 № 1791 "О создании Объединенного проекта по разработке нормативно--правовых документов и отраслевых стандартов дистанционного обучения".

6. Приказ Минобрнауки № 63 от 1 марта 2005 года «Порядок разработки и использования образовательных технологий».

7. Современные технологии обучения / под ред. Г.В. Борисовой, Т.Ю. Аветовой, Л.И. Косовой. СПб.: 2002.

Н.В. Браташенко, В.И. Кодачигов, Л.К. Кодачигова КОДИРОВАНИЕ С ПОЛУОТКРЫТЫМ КЛЮЧЕМ

Текст - это линейный список Т, элементами которого являются предложения (слова). Идея его кодирования, используемая в данной работе, очень проста. Список Т разбивается по n одинаковых по длине частей. Затем эти части перемешиваются (тасуются) в порядке, соответствующем порядку обхода вершин определенным образом подбираемого кодирующего графа К. Если этот обход взаимно однозначно отражает структуру графа К, то обратный переход (декодирование текста Т) также однозначен. Для декодирования надо указать лишь число вершин n, на которое разбит исходный текст, вид кодирующего графа (может быть задан порядковым номером) и способ обхода его вершин (также может быть задан порядковым номером). Предполагается, что этой информацией непосвященный не владеет.

В качестве кодирующих графов предлагается использовать сильносвязные (плотные) графы, называемые в [2] сплющенными многогранниками.

Сплющенные многогранники (графы). У Пойа мы встречаем упоминание о возможности такого преобразования выпуклых многогранников, которое меняет их форму, но не приводит к изменению "конфигурации" ("морфологической структуры"). Иначе говоря, это преобразование оставляет неизменным взаимоотношение между ребрами и вершинами, не меняя числа граней, ребер и вершин. Получающиеся в результате выполнения упомянутого преобразования плоские фигуры Пойа называет "сплющенными" многогранниками. Суть процедуры сплющивания легко