CC BY
87
В.Ф. Горбатюк, О.А. Козлов, А.В. Гнилицкий, Р.Н. Митрофанов, В.В. Шелудин
КОНЦЕПЦИЯ СИСТЕМНОГО ЦИФРОВОГО ЭЛЕКТРОННОГО РЕСУРСА ПО ТЕМЕ: «ОСНОВЫ СОЗДАНИЯ ИНТЕРАКТИВНЫХ МУЛЬТИМЕДИА
ОБУЧАЮЩИХ СРЕДСТВ»
Последние 30 лет человечество входит в свой четвертый информационный цикл. Символом первого цикла было появление у человека речи; второго - письменности; третьего - книгопечатания. Четвертый, видимо, правильно именовать интернет-циклом. Александрийский принцип организации работы с информацией (по названию знаменитой Александрийской библиотеки): лично-стно и социально необходимая информация все более и более концентрируется в относительно новом для себя электронном, прежде всего в цифровом, формате в гораздо меньшем количестве мест ее хранения. Именно там все желающие могут, используя тот или иной организационно -правовой и технологический режим, получить к ней доступ, а также, по мере необходимости, в той или иной форме воспроизвести необходимую им информацию.
Термин "обучение с использованием технологий e-learning" обозначает различные образовательные модели, для которых общим является то, что обучаемым предоставляется обширный электронный ресурс: а) тексты, электронные книги, энциклопедии, справочники и т.д.; б) учебные программы и методики обучения; в) сценарии и методики выполнения заданий; г) требования к промежуточной и итоговой аттестации, защита лабораторных работ, контрольные работы; д) обучающие программы, тренажеры; е) модели, в том числе интерактивные; ж) медиафайлы: презентации, фильмы; з) лекции, задания для самостоятельной работы, лабораторные работы, тесты; и) библиотеки задач и решений; к) ссылки.
Существует много образовательных сайтов, на которых выложены разнообразные электронные ресурсы по информатике, ИКТ и т.п. Известными являются:
• федеральный портал "Российское образование", на котором выложено более 40000 учебных материалов для профессионального и общего образования (ссылка: http ://www. edu.ru/);
• федеральное хранилище "Единая коллекция цифровых образовательных ресурсов", в открытом доступе с 2006 г. (ссылка: http://school-collection.edu.ru).
Проблема и научная, и организационно-методическая, и психолого-педагогическая заключается в том, что на настоящий момент по интересуемой теме практически нет подходящего цифрового электронного ресурса, а имеющиеся - либо фрагментарны, либо вообще не подходят.
На занятиях преподаватель использует не просто просмотр информации как иллюстрации к лекции или сопровождающий слайд-доклад, а пытается обеспечить интерактивное взаимодействие в процессе обучения, использовать обучающие программы-тренажеры, с помощью которых обучаемые могут в своем темпе усваивать предмет, проходить контрольные тесты. Мультимедийная составляющая в условиях, приближенных к действительности, позволяет отрабатывать необходимые навыки.
_ О © Ö ®
Текст Аудио Изображения Анимация Видео Интерактивность
Рис. 1. Составляющие мультимедиа
Мультимедиа проникают практически во все сферы деятельности. В образовательном процессе применение продуктов мультимедиа занимает все большее место. Новые технические средства, например, интерактивные доски, программы, обеспечивающие интерактивное взаимодейст-
вие участников обучения, становятся мощным инструментом для эффективной организации обучения. Основные составляющие мультимедиа по материалам из Википедии включают тексты, аудио, изображения, анимацию, видео, интерактивность. Мультимедиа (лат. Multum + Medium) -одновременное использование различных форм представления информации и ее обработки в едином объекте-контейнере.
Мультимедиа для разработчиков - это системы и технологии, основанные на обработке оцифрованных изображений, цифрового звука, цифрового видеоизображения, системах передачи цвета, разрешении, методах и алгоритмах сжатия цифровых потоков, архивации, телекоммуникации, методах синхронизации аудио- и видеопотоков, аналого-цифровом преобразовании, графической и звуковой фильтрации. Компания Google сообщила о том, что в рамках ее известного проекта Google Books уже было оцифровано более 129 млн. книг, доступ к которым осуществляется через интернет. В целом, по оценкам компании, сейчас примерно каждая пятая книга имеет свою копию в цифровом варианте.
При постановке учебного курса «Основы создания видео- и мультимедиа обучающих средств» одним из авторов был создан эскиз электронного ресурса, который соответствует приведенным выше определениям: системность, мультимедийность, интерактивность, и состоит из показанных на рис. 2 разделов [1].
(£^[1 Данные]
(^[2Электронные учебники книги справочники видеоролики] [5 Аудио]
| Графика]
¿^[5 Видео] [г^Гб Интерактивность] [г^ [7 Копирование]
задания] [г^ГЗ Программы разные]
Рис. 2. Разделы электронного ресурса курса
Рассмотрим подробнее состав предлагаемого электронного ресурса. В разделе «Данные» предполагается поместить краткие сведения о типах данных, используемых в цифровых электронных ресурсах. Здесь же будут размещены бесплатные программы, позволяющие конвертировать данные из одного типа в другой и просматривать данные в различных популярных форматах: pdf, fb2, djvu и др. Для создания и редактирования текстовых документов размещается бесплатная программа Abiword, которая по своим возможностям близка к популярному редактору Word.
текст
Виды данны
графика
аудио
видео
Рис. 3. Виды данных
В разделе «Электронные учебники, книги, справочники, видеоролики» предполагается поместить бесплатные электронные учебники, в том числе обучающие видеоролики по всем разделам темы. В остальные разделы предполагается поместить бесплатное программное обеспечение. Рассмотрим некоторые разделы нашего большого электронного ресурса (сегодня около 10 Гб).
Поскольку разрабатываемый электронный ресурс постоянно расширяется и обновляется, есть смысл подробнее остановиться только на относительно стабильных элементах. В нашем ресурсе приведена подробная информация об одном из самых популярных растровых графических
редакторов Photoshop: учебники (около 60), видеоуроки (около 50) и множество учебников по обработке цифровых фотографий. Дата создания редактора - 1987 год, авторы - братья Нолл.
Рис. 4. Создатели редактора Photoshop - братья Нолл
Видеоуроки редактора Photoshop составлены очень грамотно и позволяют буквально с нуля научиться работать в редакторе.
Рис. 5. Фрагмент одного из видеоуроков редактора Photoshop
Поддерживая позиции лидера на рынке столь продолжительное время, на удивление, Adobe продолжает совершенствовать программу. На сегодняшний день Photoshop входит в состав пакетов Creative Suite 2 (CS2) и Creative Suite 3 (CS3), Creative Suite 4 (CS4) и совсем недавно вышла новая версия Adobe Creative Suite 5 (CS5), вдобавок ко всему Adobe подчеркнула функциональную совместимость программ входящих в пакеты при помощи Adobe Bridge. Разработка программы не прекращается и скорее всего не прекратится. Во-первых, из-за высокой конкуренции огромного количества производителей программного обеспечения, многие из которых предлагают функциональные возможности Photoshop бесплатно. Также конкуренцию составляют более дешёвые программы-аналоги, которые предназначены для любительского и домашнего использования, к примеру, Paint Shop Pro, который ориентировался на Photoshop многие годы. В ответ Adobe выпустили бюджетную версию программы, хоть и с урезанными возможностями, но всё же достаточно функциональную - Photoshop Elements - последняя версия 4.0. Что же будет дальше? К сожалению, Adobe не анонсирует. Photoshop - это драгоценный камень в короне Adobe и аспекты его разработки тщательно скрываются, но изредка компания всё-таки делает намёки. Брайан Лемкин, занимающий пост старшего вице-президента отдела по разработке цифровых изображений и ви-
део, подтвердил предположения о выпуске 64-битной версии приложения (выпущен Adobe Photoshop CS4*64), а также возможную поддержку технологии Apple's Corelmage, которая существенно увеличит производительность программы. Также разносятся слухи о возможном объединении Illustrator и Photoshop в единое целое приложение.
Еще совсем недавно незначительный, по сегодняшним меркам, эпизод из фильма, созданный при помощи спецэффектов, вызывал бурю восторга и обсуждений. Сегодня спецэффектами в кино и на телевидении никого не удивишь. Они стали обыденным явлением благодаря массовому распространению программ создания компьютерной графики и, в частности, трехмерного моделирования. Программы трехмерной графики - самые интересные по своим возможностям и наиболее сложные по освоению. Одно из лидирующих мест среди таких программ занимает 3dsMax. В силу своих уникальных возможностей и доступности в освоении эта программа сегодня имеет наибольшее количество поклонников как среди любителей, так и среди профессионалов. Пожалуй, осталось очень мало сфер деятельности человека, связанных с трехмерной графикой, в которых не используется 3dsMax. Ее активно применяют для создания игр и фильмов, в архитектуре и строительстве, в медицине и физике, а также во многих других областях, включая образование.
При выходе каждой новой версии программа приобретает новые возможности и становится более профессиональной. Сегодня создание и визуализация сцен в 3dsMax ограничены только фантазией пользователя и знанием возможностей программы. Перечень некоторых фильмов, созданных с использованием 3ds Max: Гарри Поттер и узник Азкабана, Хеллбой, Парк юрского периода, К-19, Лара Крофт: Расхитительница гробниц, Матрица, Человек-паук 2, Звёздные войны, Эпизод III, Послезавтра, Люди Икс...
Освоить довольно сложную программу 3dsMax также помогут интересные видеоуроки. Для примера приводятся два фрагмента видеоуроков. На рис. 6 показан фрагмент видеоурока, объясняющего интерфейс программы 3dsMax, а на рис. 7 объясняются принципы анимации с помощью программы 3dsMax.
Далее рассмотрим одно из самых ключевых понятий e-learning - интерактивность. Интерактивность - понятие, которое раскрывает характер и степень взаимодействия между объектами. Используется в областях: теория информации, информатика и программирование, системы телекоммуникаций, педагогика, e-learning, социология, промышленный дизайн и других. В настоящее время среди специалистов перечисленных областей отсутствует конкретное устоявшееся определение значения этого термина. Часто этот термин определяют так: интерактивность - это принцип организации системы, при котором поставленная цель достигается взаимодействием элементов этой системы путем информационного обмена.
Урок 1.
Интерфейс программы
Мах 2OOS
Рис. 6. Фрагмент видеоурока, объясняющего интерфейс программы 3dsMax
,В Л. ж ш ц . 1 ь
I #
■
&
П . - .1 1
я й Г" г — В ■ 1 1 - - ■ ■■ни я • ля я
' '-
Рис. 7. Изучение принципов анимации с помощью программы 3dsMax
Принцип интерактивности в традиционном учебном процессе обычно понимается как взаимодействие субъектов обучения с помощью непосредственного контакта. В обучении с применением ИТ интерактивность - это «возможность пользователя активно взаимодействовать с носителем информации, по своему усмотрению осуществлять ее отбор, менять темп подачи материала». Согласно авторам работ по проблемам информатизации образования, самый высокий уровень интерактивности имеют электронные средства доставки информации или телекоммуникационные технологии Интернета.
Таблица 1
Виды интерактивности
Вид интерактивности Формы взаимодействия Способы реализации Техническая основа взаимодействия
Интерактивность обратной связи первого уровня Студент«компьютер Возможность проконтролировать процесс освоения материала, задать вопрос, получить ответ Программная оболочка СОПС; веб-технологии
Интерактивность обратной связи второго уровня Студент« компьютер« преподаватель Возможность проконтролировать процесс освоения материала, задать вопрос, получить исчерпывающую консультацию и рекомендации Телекоммуникационные технологии
Временная интерактивность Студент« компьютер Возможность определения продолжительности освоения материала Программная оболочка СОПС; веб-технологии
Порядковая интерактивность Студент« компьютер Возможность определения очередности фрагментов информации Программная оболочка СОПС; веб-технологии
Содержательная интерактивность Студент« компьютер Студент« компьютер« преподаватель Возможность изменять, дополнять или уменьшать объем материала Программная оболочка СОПС; веб-технологии; телекоммуни-кационные технологии
Творческая интерактивность Студент« компьютер Студент« компьютер« преподаватель Возможность создания собственного продукта учебной деятельности на основе предложенных элементов Программная оболочка СОПС; веб-технологии; телекоммуни-кационные технологии
И.В. Роберт [2] определяет интерактивный диалог как «взаимодействие пользователя с программной системой, отличающееся от диалогового, предполагающего обмен текстовыми командами (запросами) и ответами (приглашениями), реализацией более развитых средств ведения диалога (например, возможность задавать вопросы в непроизвольной форме с использованием ключевого слова, в форме с ограниченным набором символов), при этом обеспечивается возможность выбора вариантов содержания учебного материала, режим работы».
При интерактивном обучении задумываются: как преподнести обучаемым теорию изучаемого предмета. Есть несколько вариантов интерактивности:
• линейное взаимодействие (1:), или отсутствие интерактивности, когда посылаемое сообщение не связано с предыдущими сообщениями;
• реактивное взаимодействие (1:1), когда сообщение связано только с одним предыдущим сообщением и с отношениями между ними;
• множественное или диалоговое взаимодействие (1:m), когда сообщение связано с множеством предыдущих сообщений и с отношениями между ними.
Линейное взаимодействие в интерактивности обозначает всего лишь очень простой случай - отсутствие интерактивности как таковой. Данная ситуация случается довольно часто когда преподаватель всего лишь читает лекцию ученикам, но какие либо вопросы в ходе лекции не воспринимаются. Либо же в e-learning как пример - демонстрация презентации с основными формулами, и приведение определений, без возможности у ученика задать один из самых насущных вопросов человека, который хочет обучаться и получать знания: «а почему так, а не иначе?». В итоге материал раскрыт не до уровня понимания, а ученики просто верят преподавателю на слово, и зазубривают определения и формулы, не понимая их.
Реактивное взаимодействие (1:1) - это возможность предоставлять материал обучающей программы в интересной форме для обучающихся, с возможностью понять «почему так, а не иначе». В e-learning это может выглядеть так. Преподаватель при помощи компьютерных сетей общается с учеником не покидая дома на различные темы по своему предмету. Вариантов общения несколько: письменно (форумы, чат, e-mail);
• устно (Skype, Time Speak, Ventrilo);
через видео-устройства (видео-звонки или видео-мосты между компьютерами преподавателя и обучаемого);
• комплексно (ColorPen, MOODLE).
Этот вариант дает возможность интересующимся вашим предметом ученикам получить больше информации от преподавателя, ученик может выяснить проблемы и задавать вопросы, а преподаватель узнаёт слабые и сильные стороны каждого ученика, и помогает преодолеть возникшие трудности.
Множественное или диалоговое взаимодействие (1:m). Этот вариант интерактивности означает семинар, конференцию или мастер-класс, или ту самую сторону обучающего процесса, где ты не только можешь задать вопросы преподавателю, а даже должен это делать! В e-learning это может реализовано вот так:
1). Преподаватель работает на своём компьютере, который дублирует его действия на остальных или же просто показывает видеозапись его работы на всех компьютерах, за которыми сидят ученики. В процессе занятия преподаватель задает различные вопросы ученикам, и отвечает на все задаваемые вопросы учеников.
2). Интернет-конференция или мастер-класс. Сейчас уже есть программы, позволяющие проводить занятия с двумя и более людьми одновременно, используя интернет, не выходя из своего дома. Наиболее популярны - Skype и ColorPen. Программа ColorPen позволяет создавать конференции до 5 человек. При этом все участники видят своих собеседников, слышат их, могут обмениваться различными файлами, работая на своем компьютере (on-line - ваши собеседники видят то, что видите и вы у себя на экране, у преподавателя и обучаемого - общая страница, на которой можно писать, решать задачи и т.п.).
Это удобно, комфортно, современно и вызывает интерес у учеников. Решается самая острая проблема e-leaming: идентификация обучаемых. Большинство предпочтут учиться дома за своим персональным компьютером, изучая предмет, обсуждая различные аспекты вашего предмета, нежели ходить по различной погоде куда-то далеко от дома, теряя время на дорогу и отвлекаясь (друзья, кино, магазины и т.п.). Психологи подтвердили: ученик лучше усваивает информацию и сильнее стремится к знаниям, когда находиться в защищенном, по его мнению, месте, т.е. дома.
сгЗдр
Рис. 8. Фрагмент окна программы Со1огРеп
Рис. 9. Фрагмент обучающего видеоролика «Интерактивность»
Сотрудники компании «Нодио», г. Долгопрудный, МФТИ, разработали программный продукт Со1огРеп, позволяющий эффективно оказывать услуги дистанционного образования через интернет в реальном времени. Данный продукт рассчитан как на профессиональных участников рынка (ВУЗы и частные образовательные центры), так и на репетиторов (ссылка: http://colorpen. ш/).
На рис. 9 приведен фрагмент обучающего видеоролика по теме «Интерактивность», созданного при изучении курса «Основы создания видео- и мультимедиа обучающих средств» студентом В. Шелудиным, одним из авторов данной работы.
Анализ предлагаемого электронного цифрового ресурса приводит к заключению, что организацию доступа пользователя к разнообразным данным лучше всего осуществить с помощью программы-интегратора, которая обеспечит навигацию и интерактивный доступ.
Резюме:
1. Последние 30 лет человечество входит в свой четвертый информационный цикл. Символом первого цикла было появление у человека речи; второго - письменности; третьего - книгопечатания. Четвертый, видимо, правильно именовать интернет-циклом.
2. Термин "обучение с использованием технологий e-learning" обозначает различные образовательные модели, для которых общим является то, что обучаемым предоставляется обширный электронный ресурс.
3. Существует много образовательных сайтов, на которых выложены разнообразные электронные ресурсы по информатике, ИКТ и т.п. Известными являются: федеральный портал "Российское образование" и федеральное хранилище "Единая коллекция цифровых образовательных ресурсов".
4. Проблема и научная, и организационно-методическая, и психолого-педагогическая заключается в том, что на настоящий момент по интересуемой теме практически нет подходящего цифрового электронного ресурса, а имеющиеся - либо фрагментарны, либо вообще не подходят.
5. Одним из авторов был создан эскиз электронного ресурса, который соответствует приведенным выше определениям: системность, мультимедийность, интерактивность.
6. Анализ предлагаемого электронного цифрового ресурса приводит к заключению, что организацию доступа пользователя к разнообразным данным лучше всего осуществить с помощью программы-интегратора, которая обеспечит навигацию и интерактивный доступ.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Горбатюк В.Ф. Учебный курс «Основы создания видео- и мультимедиа обучающих средств» // Интеграция медиаобразования в условиях современной школы: сб. науч. тр. первая городская науч. конф. Таганрог, 2010. Режим доступа:
http://www.mediagram.ru/netcat files/99/123/h fada1846d71b2475708ae3d3c3e030ee (on-line).
2. Толковый словарь терминов понятийного аппарата информатизации образования / сост. И.В. Роберт, Т.А. Лавина. М.: ИИО РАО, 2009. 96 с.
Я.Е. Ромм, А.А. Веселая
КОМПЬЮТЕРНЫЙ АНАЛИЗ УСТОЙЧИВОСТИ ЛИНЕЙНОЙ СИСТЕМЫ
ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫХ УРАВНЕНИЙ НА ОСНОВЕ ИДЕНТИФИКАЦИИ ЗНАКА СОБСТВЕННЫХ ЗНАЧЕНИЙ
1. Постановка вопроса. Задача нахождения собственных чисел матрицы тесно связана с проблемой устойчивости линейной системы однородных дифференциальных уравнений (ОДУ) с постоянной матрицей коэффициентов [3]: нулевое решение линейной системы вида
с1х
— = Ах, (1)
А
где А - матрица коэффициентов системы, является устойчивым по Ляпунову, если: 1) все характеристические числа матрицы А имеют отрицательные или нулевые вещественные части; 2) все характеристические числа с нулевыми вещественными частями, т.е. чисто мнимые характеристические числа (если таковые имеются), являются простыми корнями минимального полинома матрицы А , и не устойчивым, если хотя бы одно из условий 1), 2) не выполняется.
Нулевое решение линейной системы (1) является асимптотически устойчивым в том и только в том случае, когда все характеристические числа матрицы А имеют отрицательные вещественные части.
Наиболее естественным методом определения устойчивости системы является решение ее характеристического уравнения и определение знаков действительных частей полученных корней.
