Н. А. Якушева Научно-образовательный материал

Вид материала

Документы

Содержание Московский государственный технический университет Н.А. Якушева Москва МГТУ им. Н.Э. Баумана Методы обучения Метод постановки и решения проблемных и творческих задач Эвристические методы Метод укрупненных проблем Исследовательский метод Обучающе-развивающий контроль Адаптивные системы дистанционного образования Информационный взрыв и форма представления информации Психологическое исследование эффективности методов представления образовательной информации Использование различных способов представления информации в образовательном процессе Трехмерная визуализация Web квесты Инновационные модели обучения Новые формы контроля качества знаний

Подобный материал:

• Применение методов математической оптимизации в электроэнергетике Научно-образовательный, 20.69kb.
• 1. Исследование формы напряжения, 13.91kb.
• Аннотация ном научно-образовательный материал «вм моделирование временных рядов в среде, 34.87kb.
• Аннотация к научно-образовательному материалу, 44.23kb.
• Системы контроля и учета электроэнергии, 24.58kb.
• Научно-образовательный материал, 4366.6kb.
• Научно-образовательный материал Организация курсов повышения квалификации «Квалиметрические, 218.34kb.
• Дорожный Государственный Технический Университет (мади) Научно-образовательный материал, 127.07kb.
• Московский государственный открытый университет Научно-образовательный материал, 891.3kb.
• Аннотация к научно-образовательному материалу «Современные электромеханические аппараты», 60.95kb.

Серия изданий «Научно-образовательные и научно-информационные материалы МГТУ им. Н.Э. Баумана — национального исследовательского университета техники и технологий»

Департамент образования города Москвы

  

Ассоциация московских вузов

  

Московский государственный технический университет

имени Н.Э. Баумана




Кафедра ИУ-8

«Информационная безопасность»


Н.А. Якушева


Научно-образовательный материал

«Оригинальные технологии создания

электронных курсов открытого инженерного

образования, адаптируемых к запросам пользователей»








Москва

МГТУ им. Н.Э. Баумана

2011

Оглавление

Вступление

В современных условиях высокое качество образования прочно ассоциируется с использованием инновационных технологий обучения и управления знаниями. Как за рубежом, так и в России наблюдается стремительное увеличение спроса на обучение посредством информационных и телекоммуникационных технологий.

В настоящее время происходит активное развитие различных электронных информационных ресурсов и систем дистанционного образования (СДО), в том числе и для инженерных дисциплин. Образование становится все более и более интернациональным, научные и методические пособия общедоступными.

Давайте проследим основные направления развития электронных образовательных ресурсов.

Одной из важных проблем является то, что электронный курс по сравнению с реальным образовательным процессом имеет достаточно много недостатков. Сегодняшними задачами развития СДО является максимальное приближение виртуального образовательного процесса к реальному, а также адаптированность информационных ресурсов к запросам пользователя.

Часто можно услышать справедливые упреки в том, что виртуальный курс не охватывает все применяемые преподавателем методы обучения, что зачастую лишен возможности решения различных задач в ограниченное время в условиях соревнования (как это происходит на семинарских занятиях), лишен исследовательской составляющей. А также существенным минусом является отсутствие университетской обстановки и возможности реального общения, при этом усвоение материала почему-то происходит намного хуже (позже выявим причины).

Для дальнейшего сближения виртуальных образовательных программ и подлинного обучения необходимо применять новые подходы в создании информационных ресурсов.

Для начала рассмотрим методы, применяемые педагогом на реальных занятиях. А также подумаем, как их перенести в виртуальную образовательную систему.

Методы обучения

Существует огромное количество методов обучения. Среди них выделим:

• метод информационной накачки,
  
• метод постановки и решения (коллективного и индивидуального) проблемных и творческих задач,
  
• вопросно-развивающая беседа,
  
• метод укрупненных проблем,
  
• обучающее - развивающий контроль.
  

Метод информационной накачки способствует реализации в процессе обучения

основных требований концепции «сжатия» (обобщения, укрупнения, систематизации)

знаний с использованием инженерии знаний. С этой целью рассматриваются всевозможные типы моделей представления знаний в компактном, удобном для использования виде. Среди них: логическая модель, продукционная модель, модель семантической сети. При обучении техническим дисциплинам специфику метода информационной накачки наиболее полно отражает метод укрупнения дидактических единиц (УДЕ). Он содержит в себе элементы диалогического и исследовательского метода.

Метод постановки и решения проблемных и творческих задач применяется на семинарах и базируется на организации проблемных и творческих ситуаций и их разрешении в процессе совместной деятельности студентов и преподавателя. Решение проблем, представленных студентам в виде познавательных задач, вопросов, заданий, упражнений в аудиторное время требует от них мыслительной активности и разнообразной деятельности.

При изучении технических дисциплин здесь следует отметить метод целесообразных задач, разработанный С.И. Шохор-Троцким и К.Ф.Лебединцевым. Он представляет собой систему регулятивных правил подготовки учебного материала и организации самостоятельной деятельности учащихся посредством постановки и решения познавательных задач. Степень участия преподавателя в создании и разрешения проблемной или творческой ситуации может быть различной в зависимости от подготовленности студентов: в одном случае он может сам поставить и сформулировать проблему, раскрыть пути ее разрешения, а студенты становятся соучастниками этих поисков. В другом - преподаватель представляет студентам возможность самим сформулировать проблему и искать пути ее решения. Как правило, в рамках одного практического занятия для решения предъявляются не независимые, самостоятельные задачи, а их цепочка - логическая последовательность усложняющихся задач, при которой информация, получаемая в процессе решения предыдущей задачи, необходима для решения последующей. Иногда в процессе обучения используется другой вариант. Первая крупная задача предваряет последующий ряд частных задач. Таким образом, в рамках отдельно взятого занятия развертывание «цепочки» задач, объединенной центральной задачей, происходит в направлении снижения уровня проблемности.

Разрешение студентами проблемных и творческих ситуацией наиболее интенсивно происходит при использовании логических и эвристических методов решения проблемных и творческих задач. Логические – методы, в которых преобладают логические правила анализа, сравнения, обобщения, классификации, индукции, дедукции и т.д.

Эвристические методы - система эвристических правил деятельности педагога и деятельности ученика, разработанные в целях развития интуитивных процедур деятельности учащихся в решении творческих задач.

Эти методы могут использоваться как индивидуально, так и коллективно.

К индивидуальным методам можно отнести:

• ассоциативные (аналогии, стимулирования случайностью),
  
• геометрические (промежуточной вспомогательной точки, равноудаленной
  
• точки, разворота, включения (суперпозиции), асимметрии),
  
• динамические,
  
• параметрические (ослабления условий, замена).
  

В числе коллективных методов можно выделить метод контрольных вопросов, метод анализа и по - элементарной обработки, алгоритм решения изобретательных задач, метод мозгового штурма, метод направленного мышления, метод комплексного решения проблем, метод конференции идей, метод системно - политического подхода к решению изобретательских задач, обобщенный эвристический метод, аксиоматический метод понятий.

Ни один из перечисленных выше методов не является универсальным, пригодным для всех случаев коллективной или самостоятельной деятельности. Очень часто при решении задач используются комбинации указанных методов. При выборе методов решения творческой задачи следует иметь в виду, что рождение новой идеи нельзя свести к формальному использованию даже очень эффективных методов.

Достижению достаточной глубины и адекватности понимания, детализации

теоретического материала служат вопросно-развивающие беседы. Преподаватель задает

аудитории, заранее заготовленные вопросы. При составлении списка вопросов принимается во внимание одна из закономерностей познания; научные понятия формируются у человека в результате изменения им познавательного объекта (Д. Эльконин). Вопросы для развивающей, углубляющей беседы составляются так, чтобы они требовали активных действий с учебным материалом. На некоторых этапах вопросно-развивающих бесед можно использовать проблемные и творческие ситуации.

Метод укрупненных проблем выступает как способ организации и структурирования содержания учебного материала, при котором одна или несколько прикладных задач позволяют охватить основные темы всего курса или несколько курсов. Метод укрупненных проблем базируется на идее комплексной системы обучения, являющейся ключевой в разработке современных проблем взаимосвязи и интеграции учебных дисциплин в общеобразовательной и профессиональной школе.

Исследовательский метод можно рассматривать как систему приемов организации и руководства активной самостоятельной исследовательской деятельности студентов. Этот метод является наиболее важным для университетского образования. Доклад, реферат, курсовая или дипломная работа требуют в процессе выполнения различных

операций сравнения, анализа, синтеза, абстрагирования, обобщения, индукции и т.п.,

составляющих основу методов научного познания. Применение этих методов в процессе

обучения способствуют более раннему развитию творческих, исследовательских

способностей личности.

Знания, умения и навыки, опыт самостоятельной познавательной деятельности,

усвоенные на лекционных, практических, семинарских и лабораторных занятиях, а также в процессе внеаудиторной самостоятельной работы по различным дисциплинам используются в процессе учебно- и научно-исследовательской работы студентов (УИРС и НИРС).

Обучающе-развивающий контроль необходим для того, чтобы реализовать

требования эффективного управления процессом формирования познавательной

самостоятельности. Основные функции контроля связаны с определением степени

соответствия заданной цели:

• исходного уровня развития познавательной самостоятельности;
  
• результатов промежуточных этапов обучения;
  
• степень подготовленности студентов к дальнейшему развитию познавательной самостоятельности в конце каждого этапа обучения в вузе.
  

Обобщая сказанное, можно отметить, что составленный таким образом комплекс

методов, гармонически сочетает наиболее рациональные элементы каждого из указанных

методов обучения для достижения конечной цели в процессе формирования познавательной самостоятельности студентов и решения различных дидактических задач.

Не секрет, что основной проблемой информационных образовательных ресурсов на сегодняшний день является отсутствие возможности использования многих образовательных методов, применяемых на реальных занятиях:

• метода целесообразных задач,
  
• коллективных методов познания,
  
• исследовательской деятельности;
  
• отсутствие университетской обстановки.
  

Многие СДО на сегодняшний день не имеют даже несложных в реализации образовательных методов для проведения обучающе-развивающего контроля:

• электронных лабораторных практикумов для реализации практических занятий;
  
• опросников;
  
• тестирующих программ;
  
• программ имитации контрольных работ.
  

Будущее образовательных систем состоит в том, что электронные образовательные ресурсы должны из ресурсов с простым изложением лекционного материала превратиться в ресурсы, дающие возможность реализации всех основных методов обучения. Более того, они должны быть гибкими и настраиваться под обучаемого, а также позволять обучаемому самому выбирать различные наборы материалов, методов обучения и комплексы задач.

Адаптивные системы дистанционного образования

На сегодняшний день получила признание теория и методика адаптивной школы. Основной причиной появления адаптивных систем обучения является различие в подготовке и способностях обучаемых. Адаптивная система обучения реализует широкие возможности индивидуального подхода к обучению, а именно:

• учитывает познавательные возможности ученика, специфику его памяти, мышления;
  
• гарантирует комфортную скорость усвоения учебного материала;
  
• учитывает запас имеющихся у ученика знаний;
  
• учитывает особенности восприятия и передачи информации;
  
• учитывает необходимость повторения части учебного материала.
  

Другими словами, технология адаптивного обучения базируется на позиции деятельного, активного, гибкого подхода к построению педагогического процесса.

В основу организации учебного процесса, при которой выбор способов, приемов,

темпа обучения выполняется с учетом индивидуальных различий учащихся, с учетом уровня развития их способностей к учению, положены принцип доступности обучения и дифференциация обучения, основанная на зонах актуального и ближайшего развития студентов.

При обычных условиях занятий от преподавателя нельзя требовать, что он сможет одновременно соблюдать все эти требования. Возможности же информационных технологий и СДО позволяют реализовать адаптивные образовательные программы, а вместе с ними дифференцированный подход к учащимся.

Возможность реализации адаптивных образовательных программ предоставляют средства мультимедиа. Интерактивность является одним из наиболее значимых преимуществ мультимедиа-средств. Интерактивность позволяет в определенных пределах управлять представлением информации: обучающиеся могут индивидуально менять настройки, изучать результаты, а также отвечать на запросы программы о конкретных предпочтениях пользователя. Обучающиеся могут устанавливать скорость подачи материала, число повторений и другие параметры, удовлетворяющие индивидуальным образовательным потребностям. Это позволяет сделать вывод о гибкости мультимедиа технологий.

Сейчас важным направлением развития образовательных ресурсов является дальнейшая дифференциация образовательных программ для максимального усиления образовательного эффекта.

Информационный взрыв и форма представления информации

В настоящее время многие образовательные ресурсы все больше используют видео- и аудио- b 3D информацию (об использовании 3D информации подробно рассказано в следующем параграфе). Уже сформировалось поколение студентов, для которых более привычным является восприятие аудиовизуальной информации, нежели печатной. В англоязычной литературе его называют Generation Dot Com.

Телевидение, видео, компьютер, Интернет и другие телекоммуникационные сети ведут к тому, что происходит постепенное превращение «читателей» в большей мере в «зрителей».

Хорошо это или плохо? Уверена, этот процесс сугубо положителен. Утверждения, что из-за вредного влияния телевидения и интернет мы стали менее читающей страной, совершенно не обоснованы и противоречат реальной обстановке. Скорее, наоборот, такого количества печатной информации, к какому сейчас предоставляют доступ различные информационные образовательные ресурсы, учащиеся никогда не смогли бы получить раньше. И еще через 20 лет будет так же нелепо звучать фраза «Скоро ничего не будет кроме видео».

Дж. Мартин, ветеран фирмы «IBM», известный автор книг по вычислительной технике, уже три десятилетия назад отмечал тревожную ситуацию, связанную с наступлением информационной эры: «Сейчас мы достигли такого уровня познания, когда количество информации, поступающей в промышленность, управление и научный мир доходит до тревожных пропорций. Печать весьма мягко и неудачно называет это «информационным взрывом». Но обычный взрыв быстро прекращает свой бурный рост. Рост же информации в перспективе не имеет конца, а только все больше увеличивается. Общая сумма человеческих знаний изменялась раньше очень медленно. В 1800 г. она удваивалась каждые 50 лет, к 1950 г. удваивалась каждые 10 лет, а к 1970 г. – каждые 5 лет» [Мартин, 1981, с. 20]. По данным ЮНЕСКО, в начале ХIХ в. во всем мире выходило около 100 научных журналов, в 1850 г. — 1000, в 1900 — более 10 тыс., в настоящее время — свыше 100 тыс. Книг за последние 25 лет выпущено столько же, сколько за предыдущие 500 лет.

Именно поэтому форма представления информации сейчас приобретает столь важное значение. Информации стало слишком много и она быстро обновляется. Чтобы не было разрыва между знаниями студента и современным мировым уровнем познания, необходимо максимально быстрое усвоение информации, причем без значительных перегрузок для психики.

Формы представления информации должны быть направлены на максимально быстрое и легкое усвоение материала. В конечном итоге, любые продукты производства, в том числе и информационные образовательные ресурсы, должны быть направлены на интересы их пользователя - обучаемого, максимально удобны и гибки для него.

И в настоящее время вычислительные мощности современных компьютеров значительно превышают способности человека к усвоению информации. Доступность и дешевизна компьютеров обязывает нас создавать не просто скудную страничку с печатным текстом, а использовать все возможности.

Вид представляемой информации электронного образовательного ресурса должен соответствовать нуждам обучаемых.

Психологическое исследование эффективности методов представления образовательной информации

А какой же вид информации является наиболее подходящим для образовательной информации? Как максимально увеличить скорость усвоения материала?

Обосновано ли вообще использование видео- и аудио- и 3D информации в качестве методов представления информационных образовательных программ? На эти вопрос все отвечают по-разному. Часто можно слышать мнение, что это примитивизм в изложении материала, а обучение – это не развлекательное мероприятие.

Для того, чтобы понять в каком виде лучше всего представлять образовательную информацию, необходимо понять как устроено наше восприятие.

Психологии известно, что люди по-разному воспринимают информацию. В нейро-лингвистическом программировании (НЛП) есть такое понятие как ВЕДУЩАЯ РЕПРЕЗЕНТАТИВНАЯ СИСТЕМА (REPRESENTATIONAL SYSTEM PRIMACY) – система (канал восприятия информации - одно из пяти чувств), которую индивид систематически использует для обработки и организации своего опыта прежде всех остальных. Условно можно выделить три типа людей: визуалов, аудиалов и кинестетиков.

Репрезентативная система, в том числе, определяет и способности индивида к обучению.

Например, на лекции или семинаре студент с визуальным способом восприятия запомнит то, что ему наглядно показывали, и то, что он явно увидел. Если вы спросите его о том, какое впечатление произвела на него презентация, то такой человек прежде всего расскажет вам о том, что он видел: какой был интерьер, какое было освещение, что показывали, что демонстрировали, кого он встретил и т. д. Для визуала важно получить какой-то раздаточный материал, увидеть предмет изучения собственными глазами. Визуал, как правило, очень любит читать и запоминать информацию.

Для аудиала же все будет иначе. Он очень последовательно будет вам рассказывать о том, как он добрался до места учебы, что обсудил по дороге, как началось занятие, о чем говорили в перерыве, что сказали в самом конце занятий.

Кинестетик, живущий чувствами и ощущениями, по-другому поймет это же самое событие. Он обратит внимание на то, удобно ли ему было на лекции, жарко или холодно, тесно или просторно, приятно или неприятно. Для него важно ощутить информацию, «пощупать» предмет изучения собственными руками, что-то попробовать на вкус или запах, что-то самостоятельно сделать.

Это, конечно же, совершенно не значит, что аудиалу лучше посещать только лекции, при этом можно сидеть с закрытыми глазами и ничего не делать, только слушать; на значит, что для кинестетиков нужно проводить только практические работы, причем можно также с закрытыми глазами и в наушниках, а для визуалов только показывать презентации, фильмы (можно без звука) и читать книги без практических работ.

Также применительно к системам дистанционного образования это не значит, что для визуалов нужны только лекции в электронном виде и презентации, для аудиала аудио- записи материалов, а для кинестетика практические задания.

Речь идет именно о преобладающей системе восприятия.

В 1956 году американский психолог Джордж Миллер доказал, что человек не может удерживать в сознании более девяти объектов одновременно. Суть магического числа семь плюс-минус два сводится к тому, что сознательное внимание человека ограничено семью плюс-минус двумя единицами информации.

Эти исследования и легли в основу идеи НЛП о том, что люди воспринимают только небольшую часть внешнего мира. Наши органы чувств - это пять каналов, через которые мы узнаем об окружающей действительности. Часть информации мы воспринимаем через зрительный канал, часть - через слух и часть - через ощущения, вкус и запах, но у каждого человека есть свой любимый канал восприятия - та репрезентативная система, которой он доверяет больше, чем другим. И каждый человек по-своему распределяет объем 7 плюс-минус 2 единицы восприятия информации, поступающей из внешнего мира.

Кто-то больше задействует визуальный канал, а аудиальный (слух) и кинестетический (ощущение, вкус, запах) - в меньшей степени. Для другого более привычно слышать, т. е. воспринимать все аудиально. Для третьего - информация становится понятно, когда он ее пропускает через собственные чувства и ощущения.

Естественно, каждый человек пользуется всеми тремя способами восприятия, только у каждого есть свой излюбленный фильтр (или два фильтра), с помощью которого он формирует собственный внутренний мир. И поэтому очень условно выделяют три типа людей: визуалов, аудиалов и кинестетиков.

Во многом поэтому усвоение материала с помощью тривиальных СДО без живой обстановки происходит намного хуже.

Следует отметить, что на самом деле разделение индивидуумов на визуалов, аудиалов и кинестетиков является очень упрощенным. Это лишь вершина айсберга системы восприятия человека. Для анализа системы восприятия человека необходимо учитывать также наличие интроверсии/эктраверсии и вообще наличие сенсорики в одной из главных сознательных позиций. Не будем углубляться далее в психологические аспекты познания, будем использовать упрощенную схему.

Без сомнения для получения успешных результатов образования информацию не только нужно, но и необходимо представлять в различных репрезентативных системах, обязательно задействовать все три канала. Данное утверждение относится и к электронным обучающим материалам.

Использование различных способов представления информации в образовательном процессе

Современные средства мультимедиа позволяют представлять информацию в различных формах, часто используемых в обучении.

Это такие формы как:

• рисунки, включая отсканированные;
  
• фото;
  
• графики, схемы, чертежи, карты и слайды;
  
• звукозаписи голоса, звуковые эффекты и музыка;
  
• видео, сложные видеоэффекты;
  
• анимации и анимационное имитирование.
  

Как было показано в предыдущем параграфе, использование различных представлений информации наряду с текстовым представлением помогает наиболее быстро усвоить материал. Кому-то требуется прослушать курс лекций, кому-то просмотреть видеоролик, кому-то достаточно прочесть материал, а кому-то необходимо попробовать сделать самому и запомнить свои кинестетические ощущения.

Использование мультимедиа позволяет также реализовать адаптивность и гибкость образовательной системы: обучаемый может работать с учебными материалами по-разному - он сам решает, как изучать материалы, как применять интерактивные возможности средств информатизации, и как реализовать совместную работу со своими соучениками.

Особенно видеоролики и другие средства визуализации незаменимы для быстрого освоения практических и методических материалов. Если в печатных изданиях последовательности каких-либо практических действий приходится долго объяснять, и зачастую читателю требуется большое количество времени для понимания, что именно делать. В видеоролике материал становится однозначным. Любые методические пособия станут намного эффективнее, если они будут сопровождаться видеороликами с соответствующей аудиозаписью.

Также незаменимо, особенно для дистанционного образовательного процесса, общение в образовательных чатах, группах. Наилучшего образовательного эффекта позволят достичь такие средства визуализации как конференцсвязь, видеосвязь. С помощью сеансов такой связи можно реализовать коллективные методы обучения, метод целесообразных задач (подобие семинарских занятий), а также вовлекать учащихся в университетскую обстановку.

К обучаемым с разными типами психики должен быть различный подход. И системы электронного образования должны учитывать аспекты восприятия информации.

Поэтому, качественный образовательный ресурс должен:

• иметь образовательные материалы в различных репрезентативных системах;
  
• иметь высокую степень адаптивности программ обучения, в том числе с учетом ведущей репрезентативных систем обучаемого;
  
• позволять автоматически подбирать образовательные материалы;
  
• предоставлять ручной выбор программ,
  
• отслеживать и допускать организацию конференций и видеосвязи.
  

Трехмерная визуализация

Наряду со стандартными методами отображения информации (тексты, изображения, видео) сейчас активно развиваются технологии трехмерной визуализации. Эти технологии безусловно необходимы как для более быстрого усвоения информации. А также они очень важны для реализации различных исследовательских проектов.

Процесс визуализации информации в обучающих системах имеет следующие разновидности, в зависимости от источников исходных данных:

1. на основе отображения предварительно подготовленных, обработанных и охраненных данных;
   
2. в режиме реального времени, путем обработки «на лету» потоков данных, получаемых от виртуальной(математической) модели либо реально существующего объекта изучения;
   
3. путем комбинирования первого и второго.
   

С точки зрения реализации, первый вариант из перечисленных выше является тривиальной задачей и решен в системах дистанционного обучения стандартными рограммными средствами. К примеру, информация для отображения может храниться в

файлах в виде изображений, в таком случае для вывода на экран требуется лишь прочитать файл.

Другой пример: данные для построения графиков хранятся в виде последовательности чисел и на экран выводится кривая, соединяющая опорные точки.

Особенностью визуализации данных в этом случае является:

• отсутствие необходимости в проведении предварительной подготовки данных для визуализации;
  
• статический характер исходных данных (качество и количество информации остается неизменным);
  
• ограниченность способов визуализации, обусловленная типом исходных данных.
  

Второй вариант трехмерной визуализации на основе обработки потоков данных в режиме реального времени не имеет стандартных решений и является предметом

исследования при разработке новых и эксплуатации существующих систем дистанционного обучения. Режим реального времени незаменим также для ведения исследовательской работы.

Наибольший интерес в контексте задачи обучения представляют интерактивные

виртуальные 3D модели изучаемых объектов с возможностью удаленного доступа к ним.

Источниками данных для задачи 3D визуализации могут служить как математические модели, так и реальные физические объекты с измерительными датчиками. В обоих случаях нередко приходится иметь дело с потоками данных и решать задачу обработки информации в режиме реального времени.

Рассмотрим метод передачи потоков данных (DataFlow) от физически существующего объекта и их трансформация при взаимодействии с виртуальной 3D моделью объекта изучения. Функциональная схема, поясняющая процесс передачи потоков данных и их преобразования, изображена на рисунке 1.



Рис. 1. Функциональная схема передачи и трансформации потока данных

Особенностями данной функциональной схемы являются:

• возможность взаимодействия с измерительными модулями реально существующих объектов изучения;
  
• обеспечение взаимодействия интерфейсов измерительных устройств с языками высокого уровня, в том числе серверными;
  
• организация распределенного доступа к потокам данным;
  
• возможность сохранения информации для последующего детального анализа;
  
• визуализация данных посредством трансформации в динамические 3D модели в режиме реального времени;
  
• возможность организации пространственных 3D интерфейсов на базе предложенного метода.
  

Условно схема состоит из двух частей: TERMINAL(терминал) и CLIENT(клиент).

Принцип функционирования можно описать следующей последовательностью

взаимодействий:

1. поток данных (DataFlow) с виртуальной (математической) модели или от реально существующего объекта поступает на порт компьютера -терминала (TERMINAL);
   
2. реализованная на языке C++ программа (Port reader) считывает поток данных с виртуального или физического порта, в зависимости от подключения внешнего устройства;
   
3. прочитанная с виртуального или физического порта последовательность данных фиксированной длины преобразуется в набор переменных и записывается в socket на локальном хосте (localhost) в заранее определенный порт (5030);
   
4. на этом же локальном хосте находится запущенный сервер PHP и MySQL сервер баз данных, на котором исполняется программа PHP Socket reader; функция данной программы – считывать последовательности данных, записанных в socket и сохранять их во временное хранилище (MySQL DataBase);
   
5. на стороне клиента (CLIENT) в окне браузера реализована HTML-страница со встроенным объектом VRML/X3D. По технологии AJAX клиент обращается к PHP –скрипту (DataBase reader) и получает от него численные значения запрашиваемых переменных. Полученные клиентом " onclick="return false">

Таким образом, обеспечивается полный цикл преобразования потоков данных,

поступающих от реального физического объекта в трехмерную визуализацию виртуальной модели в режиме реального времени. Приведенный способ динамической 3D визуализации реализован для изучения параметров и поведения трехстепенного гироскопа.

В заключении следует отметить, что предложенный метод визуализации потоков

данных позволяет использовать его в дистанционном образовании для реализации

трехмерных моделей изучаемых объектов, проведения лабораторных работ удаленно в

виртуальном пространстве, открывая новые возможности для создания современных

учебных курсов.

Web квесты

Задачами образования, в том числе и инженерного, является не просто усвоение лекций и учебных материалов в различных областях, а развития творческой, самостоятельно мыслящей личности. Этот познавательный аспект особенно актуален для университетского образования, ведь без творческой личности не будет ученых и науки. Как уже говорилось, для развития творческого подхода студентов очень важно использовать метод постановки и решения проблемных и творческих задач и исследовательский метод.

Для формирования творческого когнитивного аспекта необходим не столько значительно больший объем информации, чем тот, который могут предоставить учитель, учебник, и учебные пособия, а скорее большая вариативность информации, отражающая разные точки зрения, разные подходы к решению одних и тех же проблем. Конечно же эффект от обучения будет максимален в сочетании с личностными качествами человека (наличием у него интуиции как ведущей сознательной позиции). Кстати, отметим, что в ведущей позиции находится что-то одно: либо сенсорика (система восприятия органами чувств – о репрезентативных системах мы говорили выше), либо интуиция. Либо обучаемый более склонен к запоминанию материала, либо более постигает его смысл, что и позволяет в дальнейшем ему творчески мылить.

Основной проблемой информационных образовательных ресурсов является отсутствие возможности исследовательской деятельности.

На сегодняшний день появляются различные новые методы для реализации творческого процесса в электронных образовательных ресурсах и в системах дистанционного обучения.

Одним из таких методов работы с Интернет источниками является веб-квест (от англ. Quest - поиск, приключение). Концепция веб-квестов была разработана в США в Университете Сан-Диего в середине 90-х годов профессорами Б.Доджем и Т.Марчем.

По сравнению с такими заданиями на основе ресурсов интернета как тематический

список ссылок (Hotlist), мультимедийный альбом (Multimedia Scrapbook), поиск сокровищ

(Treasure/Scavenger Hunt) и коллекция примеров (Subject Sampler) веб -квест является

наиболее сложным как для учащихся, так и для преподавателя. Веб-квест направлен на

развитие у учащихся навыков аналитического и творческого мышления. Преподаватель,

создающий веб-квест, должен обладать высоким уровнем предметной, методической и

инфокоммуникационной компетенции.

Тематика веб-квестов может быть самой разнообразной, проблемные задания могут

отличаться степенью сложности. Результаты выполнения веб -квеста, в зависимости от

изучаемого материала, могут быть представлены в виде устного выступления, компьютерной презентации, эссе, веб-страницы и т.п.

Веб-квест представляет собой образовательный сайт, посвященный самостоятельной исследовательской работе учащихся (обычно в группах) по определенной теме с гиперссылками на различные веб-странички. Структура web quest состоит из нескольких обязательных разделов:

1. введение (где сформулирована тема проекта, обоснована ценность проекта),
   
2. задание (цель, условия, проблема и ее оптимальное решение),
   
3. процесс (поэтапное описание процесса работы, распределение ролей, обязанностей каждого участника, ссылки на Интернет ресурсы, конечный продукт),
   
4. оценка (может включать как шкалу для самооценки и оценки работы коллег по группе, так и описание критериев оценки преподавателем),
   
5. заключение (обобщение результатов, подведение итогов (чему научились, какие навыки приобрели; возможны риторические вопросы или вопросы, мотивирующие дальнейшее исследование тематики).
   

После презентации результатов в аудитории проекты, как правило, размещаются в

Интернете для ознакомления других учащихся. Ключевым разделом любого веб-квеста

является подробная шкала критериев оценки, опираясь на которую, участники проекта

оценивают самих себя, товарищей по команде. Этими же критериями пользуется и преподаватель.

В процессе творческой работы учащиеся получают не «готовые к

употреблению» знания, упрощенные и клишированные формулы, а сами вовлечены в

поисковую деятельность. Естественно, что любой веб-квест не должен быть изолирован от учебного процесса в целом, он нуждается в непосредственной связи с предыдущей и

последующей познавательной деятельностью студентов. Согласно критериям оценки

качества, разработанные Т.Марчем, хороший образовательный квест должен иметь

интригующее введение, четко сформулированное задание, которое провоцирует мышление высшего порядка, распределение ролей, которое обеспечивает разные углы зрения на проблему, обоснованное использование интернет-источников.

К сожалению, зачастую учащиеся часто используют информационные интернет-ресурсы лишь в целях плагиата. Пассивное восприятие любой информации может привести, к потребительскому отношению к медиа, плагиату текстов, работ, идей, в конечном итоге - к стереотипному мышлению и искаженному мировоззрению.

Веб-квесты же, напротив, дают очень важную возможность проведения исследовательской деятельности для электронных информационных образовательных ресурсов.

Инновационные модели обучения

Результатом применения инновационных моделей и технологий обучения являются такие современные движения в сфере образования, как online education, e-Learning, blended education.

Этот комплекс инструментов не только играет важную роль в модернизации образовательной системы России, но и проявляет все разнообразие взглядов и противоречивость мнений российского образовательного сообщества по вопросам качества образования и направления развития образовательной системы.

При этом особое внимание уделяется: новым педагогическим моделям развития компетенций; непрерывности образования; оценке качества образования; поддержке самостоятельного обучения; использованию в глобальном образовательном процессе технологий e-learning (Felterman D., Wandersman A.) и модели blended education (смешанного обучения).

Смешанное обучение является современным универсальным способом образования, ориентированным на индивидуальные запросы обучающихся (адаптивные образовательные програмы). Принципиальным отличием смешанного обучения от традиционной педагогической ориентации является использование сочетания организационных форм обучения в реальном и виртуальном пространтве и комбинации традиционных методов обучения с технологиями e-Learning.

Проектирование смешанного обучения в вузе предусматривает реорганизацию всех

аспектов образовательного процесса, начиная от принципов и способов построения учебного материала и заканчивая требованиями к качеству обучения.

Наиболее обосновано понимание концепции e-Learning как педагогического процесса, а не только «суммы технологий».

Технологии e-Learning это элементы педагогического процесса, осуществляемые благодаря hi-tech.

Многие их технологий e-Learning уже оговорены нами выше. Это:

методики мультимедийного интегрированного online и offline-обучения:

учебно-методическое обеспечение учебного процесса на электронных носителях информации, делающее возможным аудио- и видео-сопровождение распределенного педагогического процесса,

методики обучения в виртуальном режиме,

методики online-обучения и тренинга на рабочем месте,

методики распределенных семинаров и группового распределенного проектирования,

организация обучения с помощью электронных репозитариев и электронного формирования индивидуальных траекторий обучения,

ведение дел учащихся в виде их Portfolio (личное электронное образовательное досье каждого учащегося)

и лишь в последнюю очередь — индивидуальное ознакомление с текстами с помощью электронной почты или электронной библиотеки на web-сайте.

Для вузов одним из направлений модернизации образования является смешанный подход к обучению (концепция blended education - смешанного обучения). В рамках данного подхода e-Learning перестает рассматриваться как исключительная прерогатива online-университетов и оценивается как явление, вполне пригодное для традиционных высших учебных заведений.

Эффективность электронного обучения в вузе становится более всего понятной, если учебное заведение предлагает своим студентам не очную или заочную формы получения образования в чистом виде, а возможность их конструктивного сочетания с e-Learning.

Новые формы контроля качества знаний

Традиционная система оценки знаний студентов, базирующаяся на итоговом контроле в форме экзамена, не стимулирует в должной мере систематическую работу студентов.

Одной из форм контроля, позволяющей активно влиять на характер сознательной

самостоятельной организации учебного процесса, стимулировать познавательную

активность, а также обеспечить индивидуальный подход в обучении, является система модульно-рейтинговой оценки учебных достижений. Эта система позволяет

оценивать знания не только по результатам курсового экзамена, но и с учетом текущей

успеваемости студента и работы в учебном году.

Данная система уже внедрена для первых курсов на кафедре ИУ8.С точки зрения конкретной дисциплины в основе рейтинговой системы лежит оценка успеваемости студентов, основанная на использовании совокупности контрольных точек, оптимально расположенных на всем временном интервале обучения.

Кроме того, рейтинговая система позволяет не только учитывать работу студента в течение всего учебного года и при итоговой аттестации, но и создавать определенные приоритеты при изучении студентами установленных Рабочей программой дисциплины, а также учитывать степень овладения студентами практических навыков. Учет достижений ведется автоматически в ходе интерактивного обучения и контроля знаний студента на учебном портале, так и традиционным способом.

Параметрами педагогического контроля выполнения студентом заданного алгоритма являются:

систематичность изучения разделов дисциплины;

последовательность изучения содержания дисциплины по главам и параграфам учебного пособия (курса лекций);

прохождение тестового самоконтроля знаний студента по дидактическим единицам дисциплины;

учет результатов дидактического тестирования (100% освоенных дидактических единиц) и др.

Система контроля и обеспечения качества образовательного процесса включает в себя анализ:

результатов контроля знаний студентов по дисциплинам учебного плана;

результатов итоговой аттестации выпускников;

рекламаций на качество подготовки специалистов;

условий, обеспечивающих качество подготовки специалистов;

качества научно-педагогического потенциала;

мнения субъектов образовательного процесса.

В рамках управления качеством образовательного процесса большое значение имеют исследования удовлетворенности студентов образовательных программ уровнем

преподавания учебных дисциплин в условиях смешанного обучения.

Результаты промежуточных и итоговой аттестации студентов используются в

качестве исходных данных для определения корректирующих мероприятий, направленных на повышение эффективности преподавания и обучения. Студенты оцениваются с помощью опубликованных критериев, положений и процедур, применяемых согласованно.


Медиа-манипуляция


Бесплатный сыр бывает только в мышеловке.


Однако, развитие образовательных ресурсов и систем дистанционного образования (СДО), как и любое явление глобализации, имеет и свои минусы. К сожалению, вместе с распространением компьютерных технологий, глобализацией и наступлением информационной эры, появляются и новые угрозы, одной из которых является медиа-манипуляция сознанием человека. Таким образом, медиа-манипуляция оказывается печальным следствием НТР или, скорее, является следствием отрицательного человеческого фактора при реализации возможностей, предоставляемых НТР. Данное следствие еще раз убеждает нас в том, что не бывает «хороших» и «плохих» научных разработок, важно в чьих руках находятся возможности их применения.

Появление неких бесплатных образовательных ресурсов и бесплатного ПО, финансируемых различными категориями заинтересованных лиц:

• политическими силами как внутри страны, так и за рубежом для распространения политической информации, а также для сбора информации о гражданах;
  
• мафиозными и мошенническими группами в целях обмана или сбора личной информации;
  
• сектами и религиозными объединениями;
  
• корпорациями в рекламных целях (SEO-аутсорсинг), а также в целях сбора информации.
  

Медиа-манипуляции применяются различными организациями и странами для разных целей. Начиная от достаточно безобидных рекламных целей различных образовательных услуг и программных продуктов. Продолжая рекламой в целях привлечением политических сторонников. И заканчивая подталкиванием на противоправные действия и разжиганием конфликтов на различной почве, а также целями получения полного контроля над личностью для религиозных объединений

Различные бесплатные образовательные информационные ресурсы активно внедряются и развиваются в странах бывшего социалистического лагеря при финансовой поддержке США.

В сети Internet можно найти сведения о несуществующих в реальности платных образовательных программах.

Секты и религиозные объединения организуют информационные порталы даже на темы программирования, как правило, ближе к концу страниц следует «основная» информация, информация может быть также завуалирована с применением различных психологических методов.

Как известно, SEO-аутсорсинг является на сегодняшний день одним из приоритетных направлений любого даже мелкого предприятия. Не исключением являются и образовательные ресурсы. Бесплатные информационные порталы, а также бесплатное обучающее программное обеспечение, предоставляемое различными производителями ПО, может содержать рекламу (являться саморекламой, так и рекламу других компаний) или же производить отправку различных сведений с вашего IP адреса. Как известно, маркетинговым ходом многих компаний о производству ПО является бесплатное распространение урезанных версий ПО, в целях саморекламы и в расчете на то, что привыкнув к бесплатной версии, пользователь приобретет платную профессиональную версию ПО, и даже профессиональные средства разработки ПО не являются исключением.

SEO-аутсорсинг также имеет отрицательное влияние на качество результатов поиска информации.

Не зря с целью информационного воздействия активно используются именно обучающие ресурсы, так как их, как правило, использует молодежь, которая является наиболее активной и психологически неустойчивой группой населения.

Следует также отметить, что именно категория ресурсов, предназначенная для различных видов медиа-манипуляций является наиболее продвинутой в форме воздействия на человека. Именно такие ресурсы всегда строятся, используя самые последние достижения психологии, нейрофизиологии, с применением техник НЛП и соционических знаний.

Для преподавателей (конечно же, с устойчивой психикой) может быть очень полезным изучение схем построения данных материалов.

Поэтому очень актуальной становится проблема формирования у студентов критического восприятия информации, включающего умение анализировать и оценивать информацию, противостоять ее возможному манипуляционному воздействию.

Исследователи отмечают, что в настоящее время нет единого понимания, что же такое критическое мышление – это и особый тип сознания, и определенная интеллектуальная способность, и природные задатки, и специальный навык и пр.

Хэйл отмечает, что каждый теоретик может акцентировать внимание на разных аспектах критического мышления, но практически все ученые согласны, что критический подход подразумевает анализ и оценку действительности с целью ее усовершенствования, включает в себя развитие интеллектуальных способностей, а также должен быть применим к собственному мышлению, мышлению окружающих и конкретным тематическим областям знания [Hale, 2008].

Критическое мышление оказалось под пристальным вниманием российских исследователей сравнительно недавно, но уже вызвало целую волну публикаций и научных работ по данной теме. Чаще всего наблюдается определенная «перегруженность» термина, в результате чего само понятие становится чисто теоретическим, отрывается от реальной действительности. Так, например, американский портал, посвященный критическому мышлению, выделяет 35 аспектов критического сознания. Критически думающий человек предстает неким идеальным мыслителем, способным осуществлять междисциплинарные связи, разъяснять значение слов, оценивать достоверность источников информации, генерировать решения и т.д.

Чтобы разобраться в том, что же имели в виду авторы термина «критическое мышление», можно проанализировать два входящих в него слова. Критика, в одном из базовых значений, – это исследование, научная проверка достоверности, подлинности чего-либо (напр. критика текста, критика ист. источников). Критическое мышление – это некий сложный интеллектуальный процесс, позволяющий получить объективную картину мира на основе анализа, научной проверки эмпирически получаемой информации. Можно ли утверждать тогда, что такое мышление доступно в средней или высшей школе? Это описание больше подходит для научного сознания, мышления ученых, как его видел К. Поппер.

Более адекватным для молодежной аудитории является понятие «критическое отношение к информации» или «критическое восприятие информации». Суть его заключается в том, что индивид, сталкиваясь с незнакомыми данными, выполняет три последовательных действия: определяет «авторитетность» источника информации (по выработанным критериям авторитетности); анализирует «тело» информационного сообщения (информация может быть фактологическа я, оценочная, нормативная и т.д.), определяет «программу действий», заложенную в тексте (к каким поступкам побуждает информация и как эти действия соотносятся с законами этики). Необходимо побуждать студентов к тому, чтобы в оценке любых информационных ресурсов он прежде всего задавался вопросами: «зачем» и «кому» это нужно? Нужно ли это мне лично? и «к чему это может меня привести»? К положительным или отрицательным для меня результатам.

В мире масс-медиа манипуляции критическое восприятие сведений, поступающих из СМИ, рекламы, неформальной среды, сможет оградить молодого человека от их негативного влияния. Одним из способов формирования критического отношения к информации можно использовать метод сетевых просветительских проектов, в ходе которых студенты совместными усилиями создают электронную медиа базу по профилактике негативного воздействия информационных образовательных ресурсов.

Заключение

Таким образом, при грамотной организации информационных образовательных ресурсов он может не только практически не уступать реальному обучению, но и иметь свои преимущества. Среди них можно отметить:

• одновременное использование нескольких репрезентативных систем (каналов восприятия) учащегося в процессе обучения;
  
• возможность моделировать сложные, дорогие или опасные реальные
  
• проведение экспериментов, которых затруднительно или невозможно осуществить без информационных технологий;
  
• визуализация абстрактной информации за счет динамического представления процессов, в том числе трехмерная визуализация и визуализация в режиме реального времени;
  
• визуализация объектов и процессов микро- и макромиров;
  
• возможность организации исследовательской деятельности при помощи web-квестов;
  
• развитие междисциплионарных связей, обрамляя изучаемый материал в широкий учебный, общественный, исторический контекст, и связывая учебный материал с интерпретацией обучаемых.