CC BY
51
СИСТЕМА ЭЛЕКТРОННОГО ОБУЧЕНИЯ НА БАЗЕ ИНТЕРАКТИВНЫХ МУЛЬТИМЕДИЙНЫХ УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСОВ, ИНТЕГРИРОВАННЫХ В КИБЕРСРЕДУ ВИРТУАЛЬНЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ
Верхова Галина Викторовна,
д.т.н., профессор, заведующий кафедры Автоматизации предприятий связи Санкт-Петербургского государственного университета телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-Бруевича, г. Санкт-Петербург, Россия, [email protected]
Акимов Сергей Викторович,
к.т.н., доцент кафедры Автоматизации предприятий связи Санкт-Петербургского государственного университета телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-Бруевича, г. Санкт-Петербург, Россия, [email protected]
АННОТАЦИЯ
В работе представлены результаты исследований в области создания интерактивных мультимедийных учебно-методических комплексов и формирования единой академической киберс-реды на их основе. Рассмотрены проблемы, возникающие при внедрении и использовании в учебном процессе современных систем электронного обучения, показаны пути их решения. Показано, что в основу единой академической киберсреды должны быть положены три базовых принципа: агентности, информационного самообслуживания и управляемой информационной открытости. Данные принципы делают киберсреду кардинально отличной от современных корпоративных информационных систем. Интерактивные мультимедийные учебно-методические комплексы ориентированы на формирование единого образовательного пространства учебного заведения и призваны системно объединить процессы разработки учебно-методических материалов, проведения занятий, выполнения студентами индивидуальных и групповых заданий, включая регулярное прохождение тестирования, проводимого в автоматическом режиме. Особенностью рассматриваемых комплексов является их глубокая интеграция в киберсреду виртуальных предприятий. Внедрение в учебный процесс разрабатываемой системы обеспечит:
- единую информационную среду представления учебно-методических материалов, выполненных с привлечением новейших технологий;
- а имдекватную информационную поддержку индивидуальных траекторий обучения и сетевой формы реализации образовательных программ;
- предоставление студентам возможности изучать дисциплины наиболее удобным способом, с учетом их знаний и индивидуальных особенностей восприятия информации (текстовой, визуальной в виде статической картинки или видеоряда), выполнять непрерывную проверку и корректировку усвоения материала с использованием тренажеров и автоматизированных тестов;
- унификацию представления данных, входящих в состав электронного контента дисциплины, упрощение контроля полноты информации, ее соответствие компетенциям, на приобретение которых направлена дисциплина, сокращение трудоемкости модификации учебно-методических материалов;
- учет динамики академических достижений, личностного и профессионального роста учащихся на базе компетентностно-ориентированной квалиметрической модели на протяжении всего процесса обучения, а также интегральную оценку качества электронных образовательных материалов, учитывающую как внутренние (полнота и качество материала), так и внешние (динамика академических достижений учащихся) показатели;
- формирование междисциплинарного обменного фонда электронных учебно-методических и контрольно-измерительных материалов, создание единой электронной библиотеки образовательных ресурсов, тиражирование опыта ведущих преподавателей.
Ключевые слова: интерактивный учебно-методический комплекс; система электронного обучения; технологии виртуальных предприятий; киберсреда; единое информационное образовательное пространство; мультимедийный образовательный контент.
Для цитирования: Верхова Г. В., Акимов С. В. Система электронного обучения на базе интерактивных мультимедийных учебно-методических комплексов, интегрированных в киберсреду виртуальных предприятий // Наукоемкие технологии в космических исследованиях Земли. 2017. Т. 9. № 3. С. 55-62.
Введение
Современные инфокоммуникационные системы представляют собой сложные географически распределенные, развивающиеся во времени системы, проектирование, модернизация и обслуживание которых требует высококвалифицированных специалистов, обладающих профессиональной мобильностью, готовых и способных к непрерывному обучению на протяжении всей профессиональной карьеры. Решение задачи кадрового обеспечения отрасли связи требует существенной модернизации системы подготовки будущих специалистов, привлечения новых методов и технологий обучения, учитывающих новейшие достижения в науке и технике.
Успешное освоение дисциплины требует организации учебного процесса, учитывающей индивидуальные особенности учащихся и обеспечивающей вовлеченность студента в учебный процесс, что можно добиться лишь путем привлечения интерактивных форм обучения и отказа от устаревших форм документооборота, включая предоставление отчетов на бумажных носителях. Данные условия могут быть выполнены в рамках системы электронного обучения, базирующейся на интерактивных мультимедийных учебно-методических комплексах и технологиях виртуальных предприятий. Особенностью технологий виртуальных предприятий является высокая гибкость в управлении отношениями между участниками, поддержка географически распределенных коллективов, устранение потребности в дублировании информации и сведение к минимуму рутинной работы, поэтому построение информационных систем высшего и среднего образования целесообразно ре-ализовывать на их основе.
Современное состояние и перспективы развития
систем электронного обучения
Несмотря на наличие корпоративных информационных систем университетов, научных центров, систем научно-технической информации и академических интернет-сообществ, эти системы являются замкнутыми, в следствие чего следует признать, что в настоящий момент единое академическое информационное пространство отсутствует, что отрицательно сказывается на научных и образовательных процессах [1-2]. В результате сложившейся ситуации затруднена координация в направлениях проводимых и планируемых научных исследований, рациональном использовании интеллектуальных и материальных ресурсов. Научные сотрудники вынуждены значительную часть времени тратить на выполнение низкоквалифицированной работы, заключающейся в заполнении всевозможных бланков и подготовке отчетов; не осуществляется непрерывная информационная поддержка научных работников и экспертов на протяжении всей творческой карьеры.
Несмотря на эффективность применения существующих систем электронного обучения при подготовке современных специалистов, отмечается ряд нерешенных проблем, среди которых отсутствие электронного контента и, как следствие, отсутствие единой информационно-
образовательной среды; неготовность большинства преподавателей к работе с электронными образовательными ресурсами, недостаточное количество специалистов в области электронного обучения, способных обеспечить квалифицированную поддержку преподавателям и студентам [3]. Решение данных проблем может обеспечить внедрение информационной среды, поддерживающей все этапы и процессы жизненного цикла электронных образовательных ресурсов, включая электронные курсы для преподавателей и тьюторов. Также отмечается недостаточная адаптивность существующих систем к индивидуальным особенностям и интересам студентов, что отрицательно сказывается на их мотивации [4].
Существующие системы электронного и дистанционного обучения в недостаточной степени ориентированы на использование в учебном процессе сетевых ресурсов [5], включая электронные социальные системы [6-7]. Эти проблемы могут быть решены с помощью создания системы электронного обучения, в которой образовательные ресурсы функционируют в среде, построенной по принципу открытых электронных социальных систем, допускающей информационное взаимодействие с другими электронными системами (принципы агентности и управляемой информационной открытости).
Современные системы электронного образования, такие как Moodle, BbLearn, Canvas, в первую очередь ориентированы на управление учебным процессом, включая процесс автоматической проверки знаний, и образовательным контентом, и не позволяют создать единую образовательную киберсреду, в которой осуществляется постоянная оценка динамики академических успехов обучающихся, а также качества самих образовательных ресурсов (учебно-методических комплексов). Поэтому логично предположить, что развитие технологий электронного обучения будет идти по пути создания локальных образовательных сред, обеспечивающих комплексную автоматизацию и информатизацию учебных процессов, причем эти среды будут интегрированы в единую глобальную академическую киберсреду, обеспечивающую сквозную информационную поддержку участников на протяжении всей профессиональной карьеры. По сравнению с существующими системами электронного обучения, предлагаемая в статье система электронного образования на базе интерактивных мультимедийных учебно-методических комплексов, интегрированных в киберсреду виртуальных предприятий, обладает следующими преимуществами:
- все электронные образовательные ресурсы интегрированы в единую среду, построенную по принципу электронных социальных систем, которая ориентирована на интеграцию в единое информационное пространство и поддержку участников на всех этапах профессиональной карьеры [8];
- электронные учебные ресурсы формируются на базе единой многоаспектной модели учебной дисциплины [9], системно объединяющей различные формы представления учебных и контрольно-измерительных материалов,
систематизированных по блочно-модульному принципу, образуя единую информационную среду, обеспечивающую поддержку индивидуальных траекторий обучения;
- обеспечивается учет динамики академических достижений, личностного и профессионального роста учащегося на базе компетентно стно-ориентированной квалиметриче-ской модели на протяжении всего процесса обучения;
- существуют встроенные механизмы оценки качества электронного образовательного контента, учитывающие как внутренние (полнота и качество материала), так и внешние (динамика академических достижений учащихся) показатели.
Киберсреда виртуальных предприятий
В условиях перехода к постиндустриальному обществу необходимо наличие единой киберсреды, обеспечивающей непрерывную поддержку отдельных участников на всем протяжении профессиональной карьеры, в которой будут максимально автоматизированы рутинные операции, выполнение которых в настоящий момент отнимает значительную часть времени. Начав свой творческий путь в роли абитуриента, затем бакалавра, выпускник может продолжить обучение в магистратуре в другом вузе. При этом вся необходимая информация будет импортирована в информационную систему или путем непосредственного межвузовского обмена, либо через академическую социальную сеть, что справедливо и для дальнейшей трудовой деятельности выпускника: вся существенная информация о его академической активности, компетенциях, сохраняется в его электронном профиле (рис. 1).
В основу киберсреды виртуальных предприятий, разработанной коллективом кафедры автоматизации
предприятий связи Санкт-Петербургского государственного университета телекоммуникаций им. проф. М. А. Бонч-Бруевичаи ООО «Инновационные технологии», положены три базовых принципа: 1) агентности, 2) информационного самообслуживания и 3) управляемой информационной открытости [10]. Принцип агентности предполагает формирование мультиагентной сети, в которой каждый участник (юридическое или физическое лицо) самостоятельно регистрируется в виде независимого агента, имея полный контроль над собственным информационным профилем и управлением информационными связями с другими агентами, установка которых осуществляются по запросу с последующим подтверждением. Все участники (агенты) киберсреды являются равноправными вне зависимости от их положения в иерархии корпоративных отношений. Информационное самообслуживание подразумевает размещение информации автором, в донесении которой до ограниченного или неограниченного числа лиц он заинтересован (управляемая информационная открытость).
Данные принципы делают киберсреду кардинально отличной от современных корпоративных информационных систем, имеющих централизованное управление, при котором регистрация сотрудников, формирование структуры предприятия и управление правами доступа осуществляется из единого центра. Жесткая централизация корпоративных информационных систем отрицательно сказывается на актуальности информации. В децентрализованной киберсреде обеспечивается большая гибкость, а, следовательно, и оперативность в представлении актуальной информации, так как каждый участник, являющийся владельцем информации и заинтересованным лицом в ее доведении до ограниченного или неограниченного круга лиц, обеспечит ее актуальность.
Рис. 1. Информационная поддержка специалиста на протяжении профессиональной карьеры
Интерактивный мультимедийный учебно-методический комплекс
На рис.2 представлена структура интерактивного мультимедийного учебно-методического комплекса, положенного в основу системы электронного обучения. Данный комплекс ориентирован на формирование единого образовательного пространства учебного заведения и призван системно объединить процессы разработки учебно-методических материалов, проведение занятий, выполнение студентами индивидуальных и групповых заданий, включая регулярное прохождение тестирования, проводимого в автоматическом режиме (рис. 3). Особенностью комплекса является его глубокая интеграция в киберсреду виртуальных предприятий, реализованную в системе Е1-1К (рис. 4), в частности, комплекс использует систему авторизации и коммуникационные средства данной среды.
Согласно идеологии построения системы управления мультимедийным контентом, лабораторная работа реализуется в виде относительно независимого модуля, содержащего все интерактивные учебно-методические материалы и фонды оценочных средств, необходимые для приобре-
тения студентом определенных навыков. Работа содержит несколько небольших экспериментов, управление которыми выполняется в одноименном разделе системы. Раздел «Эксперименты» содержит описание эксперимента, указания к его выполнению, задания на выполнение эксперимента по вариантам, а также пример выполнения эксперимента в виде слайд-шоу и видео. Каждая лабораторная работа может содержать тесты для допуска к выполнению работы и для защиты (рис. 5).
Управление правами доступа к контенту лабораторной работы осуществляется в разделе «Администрирование», где назначаются роли разработчикам методических указаний к выполнению лабораторной работы, а также тьюторов, непосредственно руководящих процессом выполнения студентами лабораторных работ. Основными ролями являются: ответственный разработчик, разработчик, оператор и тьютор. Ответственный разработчик является инициатором создания мультимедийных методических указаний к выполнению лабораторной работы и имеет максимальные права и назначает роли всем остальным участникам процесса разработки и использования учебно-
Рис. 2. Структура мультимедийного учебно-методического комплекса
Рис. 3. Единое информационное образовательное пространство
Рис. 4. Интеграция мультимедийного учебно-методического комплекса в киберсреду виртуальных предприятий
методических материалов по данной лабораторной работе. Разработчик обладает всем необходимым набором прав для создания и редактирования мультимедийного контента данной лабораторной работы; оператор является техническим специалистом, помогающим разработчикам вводить материалы в систему, он обладает правами, аналогичными правам разработчика, однако его фамилия не отображается среди авторов учебно-методических материалов.
Заключение
Внедрение в учебный процесс разрабатываемой системы обеспечит:
- единую информационную среду представления учебно-методических материалов, выполненных с привлечением новейших технологий;
- адекватную информационную поддержку индивидуальных траекторий обучения и сетевой формы реализации образовательных программ;
- предоставление студентам возможности изучать дисциплины наиболее удобным способом, с учетом их знаний и индивидуальных особенностей восприятия информации (текстовой, визуальной в виде статической картинки или
видеоряда), выполнять непрерывную проверку и корректировку усвоения материала с использованием тренажеров и автоматизированных тестов;
- унификацию представления данных, входящих в состав электронного контента дисциплины, упрощение контроля полноты информации, ее соответствие компетенциям, на приобретение которых направлена дисциплина, сокращение трудоемкости модификации учебно-методических материалов;
- учет динамики академических достижений, личностного и профессионального роста учащихся на базе компетентностно-ориентированной квалиметрической модели на протяжении всего процесса обучения, а также интегральную оценку качества электронных образовательных материалов, учитывающую как внутренние (полнота и качество материала), так и внешние (динамика академических достижений учащихся) показатели;
- формирование междисциплинарного обменного фонда электронных учебно-методических и контрольно-измерительных материалов, создание единой электронной библиотеки образовательных ресурсов, тиражирование опыта ведущих преподавателей.
Рис. 5. Пример разработанного теста в модуле тестирования системы УЬаЬ
Работа выполнена при финансовой поддержке гранта Благотворительного фондаВ. Потанина (МГПК-19/16)
Литература
1. Демиш В. О., Пищик Б.Н., Козъменко Г. Г. Проблемы автоматизации управления образовательным учреждением II Вестник Новосибирского государственного университета. Серия: Информационные технологии. 2009. Т. 7.№З.С. 94-102.
2. Панюкова C.B. Комплексная система автоматизации управления университетом II Вестник Российского универ-
ситета дружбы народов. Серия: Информатизация образования. 2011. № 2. С. 71-77.
3. ВласоваЕ.З. Электронное обучение в современном вузе: проблемы, перспективы и опыт использования II Universum: Вестник Герценовского университета. 2014. № 2. С. 43-49.
4. Usability And User Experience In Training. URL: https://elearningindustry. com/usability-and-user-experience-training (дата обращения: 25.11.2016).
5. Горячев М.Д., ГорячевМ.М.,Иванушкина Н. В. ,Ман-туленкоВ.В. Применение сетевых ресурсов в современном
образовании II Вестник Самарского государственного университета. 2014. № 5 (116). С. 220-227.
6. Сарга Т. OnlineEducation: PromiseandProblems II MERLOT Journal of Online Learningand Teaching. 2011. Vol.7. No. 2. Pp. 288-293.
7. БукаеваА.А., МагзумоваА.Т. Использование социальных сетей в образовательном процессе II Инновации в науке. 2015. № 2 (39). С. 120-126.
8. Акимов С. В., Верхова Г.В. Распределенная информационно-аналитическая система комплексной автоматизации
академической деятельности II Телекоммуникации. 2014. №5.С. 15-19.
9. Верхова Г.В., АкимовС.В. Программа интерактивного курса «Языки программирования для автоматизированных производств» II Сборник статей III Международного научно-практического конкурса «Лучшая студенческая статья 2016» (20 ноября 2016, Пенза). Пенза, 2016. С. 16-21.
10. Научно-деловая социальная сеть EJ-IK (Education Job International Keeper). URL: ej-ik.ru
E-LEARNING SYSTEM BASED ON INTERACTIVE MULTIMEDIA TEACHING SETS INTEGRATED IN THE CYBER VIRTUAL ENTERPRISE
Galina V. Viktorovna,
St. Petersburg, Russia, [email protected]
Sergei V. Akimov,
St. Petersburg, Russia, [email protected]
ABSTRACT
The work presents the results of research in the field of creation of interactive multimedia teaching materials and the formation of a single academic cyber environment based on them. The problems arising during implementation and use in educational process of modern e-learning systems, the ways of their solution are shown.
It is shown that in the basis of a single academic cyber should be based on three basic principles: agent-orientation, information-driven self-service and controlled information transparency. These principles make the cyber radically different from modern corporate information systems. Interactive multimedia educational-methodical complexes focused on the formation of a unified educational space of educational institutions and are designed systematically to combine the processes of developing teaching materials, conduct classes, run by students of individual and group assignments, including regular testing carried out in automatic mode. A feature of these complexes is their deep integration in the cyber virtual enterprise. Introduction in educational process of the developed system will provide:
- a unified information environment of representation of teaching materials, implemented with attraction of the newest technologies;
- adequate information support individual learning paths and network forms of realization of educational programs;
- providing students with opportunities to learn discipline the most convenient way, taking into account their knowledge and individual perception of information (text, static image or video), to perform continuous inspection and correction of learning using simulators and automated tests;
- unifying form of presentation of data included in the electronic content of the discipline, simplifying control of the completeness of the information;
- formation of interdisciplinary exchange fund of electronic educational-methodical and control and measuring materials, the creation of a unified electronic library.
Keywords: interactive educational and methodical complex; electronic learning; virtual enterprises; cyber environment; a single information educational space; multimedia educational content.
H&ES RESEARCH, 3-2017
ИНФОРМАТИКА, ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ ТЕХНИКА И УПРАВЛЕНИЕ References
1. Demish V. O., Pishchik B. N., Kozmenko, G. G., Problems of automation of management of educational institution. Novosibirsk State University Journal of Information Technologies. 2009. Vol. 7. No. 3. Pp. 94-102. (In Russian)
2. Panyukova S. V. Complex system of automation of University management. Vestnik RUDN [Journal of Informatization of Education]. 2011. No. 2. Pp. 71-77. (In Russian)
3. Vlasova E. Z. Elektronnoe obuchenie v sovremennom vuze: problemy, perspektivy i opyt is-pol'zovaniya [E-learning in the modern University: problems, prospects and experience of using]. Universum: Vestnik Gertsenovskogo universiteta. 2014. No. 2. Pp. 43-49. (In Russian)
4. Usability And User Experience In Training URL: https://elearningindustry.com/usability-and-us-er-experience-training (date accessed: 25.11.2016.
5. Goryachev M. D., Goryachev M. M., Ivanushkina N. V., Mantulenko V. V. Application of network resources in modern education. Vestnik Samarskogo gosudarstvennogo universiteta [Bulletin of Samara state University]. 2014. No. 5 (116). Pp. 220-227. (In Russian)
6. Capra T. OnlineEducation: PromiseandProblems. MERLOT Journal of Online Learningand Teaching. 2011. Vol. 7. No. 2. Pp. 288-293. (In Russian)
7. Bukaev A. A. Magzumova A. T. the Use of social networks in educational process. Innovatsii v nauke [Innovations in science]. 2015. No. 2 (39). Pp. 120-126. (In Russian)
8. Akimov S. V., Verkhova G. V. Distributed information-analytical system for complex automation of academic activities. Telekommunikatsii [Telecommunications]. 2014. No. 5. Pp. 15-19. (in Russian)
9. Verkhova G. V., Akimov S. V., Programma interaktivnogo kursa «Yazyki programmirovaniya dlya avtomatizirovannykh proizvodstv» [Program interactive course "Programming Languages for Automated Production"]. Sbornik statey III Mezhdunarodnogo nauchno-prakticheskogo konkursa "Luch-shaya studencheskaya stat'ya 2016" (20 noyabrya 2016, Penza). [Collection of articles III International scientific-practical competition "Best Student Article 2016" (20 November 2016, Penza)]. Penza, 2016. Pp. 16-21. (In Russian)
10. Scientific business social network EJ-IK (Education Job International Keeper). URL: ej-ik.ru. (In Russian)
Information about authors:
Verkhova G. V., PhD, professor, head of the department of telecommunications companies automation, The Bonch-Bruevich Saint-Petersburg State University of Telecommunications; Akimov S. V., PhD, associate professor of telecommunications companies automation department, The Bonch-Bruevich Saint-Petersburg State University of Telecommunications.
For citation: Verkhova G. V., Akimov S. V. E-learning system based on interactive multimedia teaching sets integrated in the cyber virtual enterprise. H&ES Research. 2017. Vol. 9. No. 3. Pp. 55-62. (In Russian)
