Информационные технологии дистанционного обучения

При использовании инфор-мационных технологий и средств телекоммуникаций в дистанционном обучении возникают новые аспекты, касающиеся целей и содержания обучения, организационных форм и методов учебной работы. Учебную дисциплину, основанную на дистанционных формах и методах обучения, можно определить как специфический учебно-методический ком-плекс, включающий компьютерную, телекоммуникационную, методическую и организационную составляющие единого учебного процесса, проходящего в нескольких географически разнесенных учебных группах с участием нескольких преподавателей, возможно, из разных университетов.

Среди специфических факторов дистанционных форм и методов обучения можно выделить следующие:

-  изменение содержания и форм преподавания традиционных дисциплин при использовании компьютерных учебников, мультимедиа технологий и информационных материалов в сети Интернет, размещённых на WWW серверах;

-  включение в учебные программы новых дисциплин, связанных с изучением информационных и телекоммуникаци-онных технологий и приложений на их базе как инструментов познания в прикладных областях человеческой деятельности;

-  появление новых форм само-стоятельной поисковой и исследовательской работы студентов, пред-полагающих использование глобальных компьютерных сетей и распределенных баз данных в ходе выполнения студентами учебных, исследовательских и дипломных проектов; обучение студентов методам коллективного решения проблем с использованием технологий Groupware (электронная почта, телеконференции, news-группы, рассылочные списки, интерактивный обмен сообщениями Сhat, виртуальная рабочая доска White Board, аудио- и видеоконференции в Интернет и ISDN, корпоративные Intranet-системы и т.п.);

- сочетание методов групповой и индивидуальной работы студентов на занятиях при работе в локальных и глобальных компьютерных сетях;

- интенсивное использование в повседневной работе студентов современных офисных компьютерных программ;

- организация совместной работы преподавателей различных дисциплин (возможно, из различных университетов или различных стран) на этапах проектирования и реализации межкафедральных и межвузовских учебных программ;

- подготовка преподавателей к работе с новыми методами и организационными формами обучения, к интенсивному использованию средств сетевых коммуникаций и новых информационных технологий в учебном процессе.

Исходя из вышесказанного, учебную дисциплину, основанную на дистанционных формах и методах обучения, можно определить как специфический учебно-методический комплекс, включающий компьютерную, телекоммуникационную, методическую и организационную составляющие единого учебного процесса, проходящего в нескольких географически разнесенных учебных группах с участием нескольких преподавателей, возможно, из разных университетов.

Перечень информационных технологий, используемых для развития информационных ресурсов непосредственно в учебном процессе, приведён в таблице 1.

Таблица 1

Максимальный эффект от использования информационных технологий и средств телекоммуникаций в сфере дистанционного обучения может быть достигнут лишь при согласованном развитии технической, технологической, информационной, нормативной, организационной и других составляющих этого процесса.

Технический аспект проблемы определяется развитием топологии и архитектуры опорной телекоммуникационной сети сферы образования России, ее региональных сегментов и развитием сетевой инфраструктуры в отдельных учреждениях сферы образования. В настоящее время в России сформировалась достаточно развитая телекоммуникационная инфраструктура сферы науки и образования, основные компоненты которой описаны в других частях настоящего проекта.

Технологический аспект - используемые виды сетевого сервиса и сетевых технологий - во многом определяет эффективность использования телекоммуникационных сетей в сфере образования. Это, прежде всего, электронная почта и реализуемые с её помощью группы новостей и списки рассылки. Среди технологий Интернет особое место занимает технология WWW, именно ее целесообразно использовать как базовую для создания единой информационной среды системы дистанционного образования. С помощью WWW технологии можно реализовать доступ к любой гипермедиа и мультимедиа информации и базам данных с использованием различных plug-in модулей и интерфейсов.

Информационная поддержка учебного процесса в режиме on-line

Прогнозируемая на ближайшие годы модификация структуры национальных телекоммуникационных каналов, превышение числом пользователей Интернет "первого критического" 4% рубежа неизбежно приведут к закономерному перемещению акцентов в области дистанционного обучения на синхронный телекоммуникационный режим on-line. Интерактивные on-line дискуссии и конференции, работа с удаленными экспериментальными установками становятся основными признаками информационного сопровождения обучения. Фактически возрастает роль прямого информационного канала "учащийся - обучающий", взаимодействующего со стандартным каналом "учащийся - информационный материал". Асинхронное преподавание (изучение материала, размещённого в информационных базах, по рекомендованному графику) становится первой фазой в учебном процессе с сетевым сопровождением, увеличивая интеллектуальное наполнение прямого активного или интерактивного воздействия преподавателя вуза на студента и учителя на школьника.

Организация синхронного телекоммуникационного сопровождения учебного процесса предполагает разработку открытой сетевой программной оболочки доступа к информационным модулям и информационным сервисам практически с любой рабочей станции, работающей по стандартным протоколам в глобальной информационной сети. В настоящее время в области телекоммуникационного сопровождения можно выделить три наиболее типичных уровня скоростей передачи данных: 64 кбит/с, 2-10 Мбит/с, 100 Мбит/с и выше. Разработку аппаратно-программных систем сопровождения образования целесообразно проводить, исходя из этих параметров. На современном этапе развития телекоммуникационных технологий для образования можно в качестве базовых составляющих определить следующие:

- распределённые каналы общего доступа (DialUp IP сервис);

- высокоскоростные магистрали, объёдиняющие академические серверные кластеры в глобальную высокоскоростную академическую информационную структуру;

- серверный кластер как отдельный элемент, представляющий данный университет или иное учреждение в информационной академической инфраструктуре.

В функционировании серверного кластера можно определить три направления:

- структурная база хранения мультимедийных информационных блоков;

- локальная поисковая система по формируемой базе информационных блоков с подключением глобального поиска при запросе клиента;

- системы интерактивной взаимосвязи "учащийся - преподаватель" на уровне дискуссионных групп, аудио- и аудиографических конференций, интеллектуальных систем тестирования знаний.

Наиболее удобным с точки зрения пользователя решением в разработке Web-интерфейсов для дистанционного обучения является использование последовательности http-обращений, организованных с учётом возможностей интерпретаторов свободно распространяемых броузеров. Разрабатываемые типы интерфейсов и устанавливаемые стандарты представления гипермедийных модулей должны быть ориентированы на низкоскоростные (узкополосные) режимы передачи данных и на работу как в on-line, так и в off-line режимах с опциями зеркального копирования ресурсных баз. Можно выделить следующие программные модули (примитивы) прикладных сетевых сервисов, из которых можно сконструировать оболочку сопровождения учебного курса:

- интерфейс загрузки информационных блоков в ресурсную базу, позволяющий преподавателю проводить формирование исходной информационной системы гипермедийных модулей сопровождаемого курса;

- открытая база URL внешних ресурсов с системой контроля их доступности и происходящих изменений;

- база регистрации описаний ресурсов для ведения электронных каталогов;

- поисковая система с управляемой зоной поиска;

- Web-дискуссия для ограниченного числа участников;

- Web-форум под руководством преподавателя или создаваемый для конкретной рабочей группы;

- система контроля загрузки канала на уровне микрораспределения трафика и анализа сетевых протоколов;

- сервис защиты информации.

Некоторые примеры модульных конструкций, применяемых для синхронного сопровождения стандартных учебных процедур, приведены в таблице 2.

Таблица 2

Виртуальные лабораторные практикумы

Серьёзной проблемой при использовании дистанционного обучения в инженерном образовании является проведение лабораторных работ. По существу, трудно представить себе полноценную подготовку специалиста по большинству инженерных специальностей без его ознакомления с реальными физическими приборами и установками и получения навыков работы с ними. Речь может идти лишь о существенном уменьшении объема часов, уделяемых традиционному виду обучения, за счет глубокого изучения студентом соответствующих физических процессов на базе виртуального лабораторного практикума (ВЛП), основанного на моделях, достаточно полно отражающих изучаемые реальные процессы и явления.

Перспективные направления создания ВЛП основаны на использовании сетевых технологий. При этом возможны два варианта, когда ВЛП функционирует как сетевое приложение, либо как локальное приложение, исполняемый код которого передается клиенту с ftp-сервера соответствующего центра ДО. Создание приложений в виде Java-аплетов устраняет необходимость приобретения и инсталляции соответствующих приложений на каждой клиентской машине, обеспечивает платформно-независимый режим, позволяет легко поддерживать актуальное состояние приложения. Вместе с тем, в ряде случаев возникает необходимость использования столь сложных математических моделей реальных процессов, что создание Java-аплета оказывается нецелесообразным. В этих условиях в форме Java-аплета можно оформить лишь интерфейсную часть приложения, предоставив тем самым возможность удаленному пользователю сформировать задание на моделирование. Последнее передается по сети на сервер приложений, выполняется там, и посредством Java-аплета пользователю возвращаются результаты моделирования.

В то же время в ряде случаев оказывается удобным размещение на файл-сервере (сервере приложений) полной модели лабораторной установки с возможностью передачи ее по запросу на клиентскую машину (целиком либо помодульно). В последнем случае выполнение программы осуществляется непосредственно на клиентской машине. Выбор того или иного варианта реализации ВЛП зависит от сложности модели, пропускной способности канала доступа к Интернет и реальной загрузки сети и в каждом случае требует компромиссного выбора технологий.

Отдельным направлением в решении проблемы лабораторных практикумов является создание систем с сетевым удаленным доступом к реальным лабораторным установкам. В этом случае по существу речь идет не о виртуальном, а о реальном практикуме распределенного типа с множественным двусторонним удаленным доступом к управлению реальными физическими объектами, обеспечивающим в реальном масштабе времени получение на клиентском компьютере результатов воздействия на объект. Разумеется, такую, достаточно сложную технологию целесообразно использовать лишь в случае доступа к уникальным установкам в рамках кооперации нескольких университетов, в частности, при реализации концепции виртуального университета.

Исследования в области создания ВЛП целесообразно сосредоточить в следующих направлениях:

- разработка инструментальной среды для реализации виртуальных лабораторных работ, основанных на удаленном доступе к библиотекам моделей;

- обеспечение взаимодействия клиент-сервер в среде Интернет для поддержки лабораторных практикумов, предусматривающих удаленный доступ к реальным объектам.

ЛИТЕРАТУРА

1. Международная научная конференция «Информационное общество и перспективы международного сотрудничества: проблемы и новые возможности» // Российский журнал менеджмента. 2005. Т. 3. № 1. С. 169-175. [Статья]

2. А.Б. Трофимов. Отношение обучаемых к современным информационно-педагогическим технологиям // Социологические исследования. 2002. № 12. С. 128-131. [Статья]

3. М.Ю. Потоцкий, Р. Журавлев. Управление ИТ-услугами // Открытые системы. 2004. № 1. [Статья]

4. Шеридан, Эндрю. Содействие построению общего образовательного пространства между ЕС и Российской Федерацией: развитие образовательных связей и институционализированного социального партнерства в сфере профессионального и высшего образования // Университетское управление. Февраль 2005. № 7(40). С. 8-16. [Статья]

5. А.Н. Тихонов, В.Н. Васильев, Е.Г. Гридина, А.Д. Иванников, А.М. Кондаков, Г.А. Краснова, В.В. Радаев. Интернет-порталы: содержание и технологии [Книга]

6. С.В. Гузик. Стандарт CobiT. Управление и аудит информационных технологий. Особенности проведения внешнего аудита ИТ // [Статья]

-  7. А.В. Архипов. О «точках опоры» в оценке эффективности информационных систем // Компьютер-Информ. Июль 1999. № 14. [Статья]