Создание обучающей программы на базе комплекса стандартного цифрового пилотажно-навигационного оборудования самолета Ил-96-300

Содержание Введение

1. Общая часть

1.1 Перспективы применения информационных технологий в образовании

1.2 Использование ЭВМ и автоматизированных обучающих систем в процессе обучения

1.3 Возможности применения информационных технологий в дистанционном обучении

1.4 Основные подходы к вопросу технического обеспечения компьютерного обучения

1.5Предпосылки создания автоматизированной обучающей системы (АОС)

1.6 Задачи и условия создания АОС

1.7 Предъявляемые требования и технические рекомендации по созданию АОС

2. Специальная часть

2.1 Алгоритм разработки автоматизированной обучающей программы

2.2 Выбор языка программирования и средств создания

2.3 Структура обучающей системы

2.4 Разработка обучающей программы

2.5 Разработка инструкции по работе с программой

3. Экономическое обоснование

3.1 Расчёт затрат на разработку программы

3.2 Расчет капиталовложений, связанных с использованием разработанной программы

3.3 Расчет экономии эксплуатационных расходов потребителя программы

3.4 Расчет срока окупаемости разработанной программы Вывод

4. Охрана труда и окружающей среды

4.1 Электробезопасность

4.2 Производственное освещение помещений, в которых установлены персональные компьютеры

4.3 Пожаробезопасность

4.4 Защита от воздействия шумовых источников

4.5 Микроклимат и вентиляция Вывод

5. Экологичность работы

5.1 Факторы, влияющие на окружающую среду Загрязнение излучением Тепловое загрязнение Загрязнение атмосферы и гидросферы

5.2 Твердые отходы. Расчет коэффициента безотходности Вывод Заключение Список использованной литературы

Введение

В настоящее время многие страны мира стремятся модернизировать систему образования на основе широкого использования информационных и коммуникационных технологий, которые сегодня предлагают новые перспективы и поразительные возможности для обучения, подтверждая тем самым, что человечество находится на пороге образовательной революции.

Поскольку авиация является отраслью, в которой как ни в какой другой необходима высокая квалификация кадров, требования к специалистам летного и инженерно-технического состава повышаются с каждым днем. Современным авиакомпаниям необходимо осуществлять постоянный контроль знаний персонала, организовывать обучающие курсы переподготовки инженерно-технического состава. В связи с этим на сегодняшний день все актуальнее становится вопрос поиска новых форм и методов обучения, позволяющих повысить качество обучения с одновременным уменьшением времени, затрачиваемого на подготовку и переподготовку летного и инженерно-технического состава.

Применение новых информационных технологий в учебном процессе позволяет достигнуть нового качества знаний, причем эта потенциальная возможность заложена в существе самих информационных технологий. Учитывая наличие таких широких возможностей, задачей данного дипломного проекта стало создание обучающей программы для подготовки специалистов гражданской авиации к работе с комплексом стандартного цифрового пилотажно-навигационного оборудования самолета Ил-96−300.

В ходе работы над проектом разработана автоматизированная обучающая система, позволяющая получать необходимые теоретические сведения для работы с данным типом ВС и практиковать свои знания. Программа создана в среде для работы с анимацией и интерактивным контентом Macromedia Flash Professional 8. Данная оболочка основывается на синтаксисе языка Action Script 2.0 и является оптимальным средством реализации мультимедийных проектов.

Помимо этого, в представленном дипломном проекте рассмотрены возможности новейших информационных технологий в образовании, вопросы оптимизации автоматизированных программ обучения и все возможные аспекты реального применения компьютерного обучения.

По итогам создания обучающей программы проведен анализ экономической эффективности проекта, соответствия нормам охраны труда и экологичности. В результате чего установлено, что использование данной программы не противоречит требованиям охраны труда и экологии. Проект является экономически выгодным и позволяет сократить расходы на обучение летного и инженерно-технического состава.

1. Общая часть

1.1 Перспективы применения информационных технологий в образовании Усовершенствование процесса обучения давно перестало быть чисто академической задачей. С одной стороны, знания в современных условиях научно-технического прогресса — стареют и девальвируются, а с другой — с увеличением объема накопленных знаний обучение затягивается почти на два десятка лет (классический пример: школа — 10−11 лет, вуз — 5 или 6 лет, аспирантура — 34 года).

Таким образом, процесс обучения и подготовки квалифицированных специалистов занимает треть активной жизни человека. Поэтому важной задачей является если не уменьшение этого срока, то хотя бы его качественная перестройка, позволяющая за тот же отводимый срок подготовить специалиста с более глубокими профессиональными знаниями, способного быстро переключаться с решения одной задачи на другую.

Появление и достаточно широкая доступность персонального компьютера (ПК) позволяет коренным образом изменить сложившуюся систему образования. Это, конечно, не означает, что ранее ЭВМ не применялись в целях обучения. Такие попытки были, но они не могли оказать значительного влияния на сложившуюся систему обучения, поскольку, во первых, методология компьютеризированного обучения была недостаточно развита и не обеспечивала индивидуализированного подхода к учащимся и студентам и, во вторых, сама вычислительная техника была менее доступной и не обладала необходимыми параметрами. Сейчас ситуация радикально изменилась. Низкая цена ПК позволяет использовать их не только в учебных заведениях, но и в качестве домашних обучающих устройств наравне с другой бытовой аппаратурой. [2]

В настоящее время многие страны мира стремятся модернизировать систему образования на основе широкого использования информационных и коммуникационных технологий, которые сегодня предлагают новые перспективы и поразительные возможности для обучения, подтверждая тем самым, что человечество находится на пороге образовательной революции.

Кардинальные перемены во всех областях человеческой жизни, которые несут с собой эти информационные и коммуникационные технологии и новые модели деятельности вкупе с новыми социальными требованиями мирового сообщества, требуют совершенно иного уровня грамотности, соответствующего запросам информационного общества. А для этого необходимо создать принципиально новую технологию приобретения научных знаний, новые педагогические подходы к преподаванию и усвоению знаний, новые курсы обучения и методики преподавания. Все это должно способствовать активизации интеллекта обучаемых, формированию их творческих и умственных способностей, развитию целостного мировоззрения индивида — полноправного члена информационного общества. [1]

Современные обучающие программы дают возможность изучать материал в любой последовательности с любой скоростью, в зависимости от желания обучающегося. В настоящее время ЭВМ рассматривается в основном как источник получения информации, а не как серьезное средство обучения. Хотя возможности ЭВМ используются далеко не в полной мере, многие вопросы обучения уже решаются с помощью ЭВМ.

Компьютерные системы в сфере образования в процессе дистанционного обучения могут проэкзаменовать, выявить ошибки, дать необходимые рекомендации, осуществить практическую тренировку, используя международную глобальную сеть Internet, открыть доступ к электронным библиотекам, находясь в любой точке мира.

Современные учебные курсы сопровождаются игровыми ситуациями, снабжены терминологическим словарем и открывают доступ к основным отечественным и международным базам данных и знаний на любом расстоянии и в любое время. Учитываются индивидуальные способности, потребности, темперамент и занятость студента. Наглядность учебного материала и доступность в его изучении делает обучение качественнее общепринятого.

Однако само по себе лишь применение новых информационных и коммуникационных технологий автоматически не повысит качества образования, поэтому педагогам и методистам необходимо осваивать, своей развивать и активно применять в своей практической деятельности компьютерную психологию, компьютерную дидактику и компьютерную этику. [1]

1.2 Использование ЭВМ и автоматизированных обучающих систем в процессе обучения В учебном процессе высшего учебного заведения (ВУЗ) большое внимание уделяется самостоятельной работе студента. Исследования по организации самостоятельной работы обучаемого показали, что без обучающих и контролирующих программ организовать самостоятельную работу для всех студентов невозможно. Основной проблемой является разный уровень подготовки, скорости и степени усвоения материала, образования обучающихся, а так же есть сложности с желанием самостоятельно заниматься. На данный момент у многих людей есть персональные компьютеры, и желание работать с ними может стимулировать желание к самостоятельной работе. АОС, используя возможности современных ЭВМ, позволяют каждому человеку изучать материал с удобной для него скоростью, последовательностью предоставления материала, выбрать количество повторов, как изучения какой-либо темы, так и проверки ее усвоения, то есть тестирования и самотестирования. Это позволяет решить проблему разного уровня образования у обучающихся путем индивидуальной настройки. Главная ценность обучающей программы заключается в удобной, доступной и наглядной подачи материала. Возможность контроля позволяет выявить темы трудные для самостоятельного изучения, и преподаватель может уделить им больше времени на лекциях. К тому же, самоконтроль усвоения материала является для студента психологически более привлекательным, чем контроль со стороны преподавателя.

Огромный преподавательский опыт в работе с обучающимися показал, а многочисленные исследования подтвердили, что бездумно заученный материал не задерживается в мозгу надолго после сдачи экзамена. Поэтому в процессе изучения материала важно заинтересовать учащегося, и здесь превзойти ЭВМ с ее различными мультимедийными и периферийными устройствами невозможно. Однако не следует забывать о роли преподавателя, который должен сакцентировать внимание на определенной проблеме, направить студента. ЭВМ может помочь ему в этом, но не заменить.

Наряду с усвоением определенного объема фактов и алгоритмов, важнейшей задачей образования считается развитие интеллектуальных возможностей человека. Накопленные на сегодня знания позволяют утверждать, что уровень интеллекта определяется совершенством, прежде всего степенью структурированности и обобщенности, модели мира человека и степенью отработанности операций на этой модели. Иными словами, знания человека — это не сумма, а система. Создание такой системы и отработка на ее базе когнитивных операций, обеспечивающих успешную деятельность в нестандартных ситуациях — основная задача образования.

По этому признаку (знания как сумма, знания как система) можно выделить два крайних типа технологий обучения, между которыми расположен весь спектр реализуемых практически: знаниясуммирующие и интеллектразвивающие технологии (в дальнейшем просто суммирующие и развивающие технологии).

Первый тип ориентирован на накопление суммы знаний (данные и алгоритмы), во втором конкретные знания являются в первую очередь средством формирования системы знаний (модели мира) и отработки на ней когнитивных операций.

В рамках суммирующих технологий накопление конкретных знаний является целью обучения. Для развивающих технологий конкретные знания являются прежде всего средством достижения главной цели — развития интеллектуальных возможностей человека. Ни в коей мере не отрицая нужности и полезности конкретных знаний, необходимо подчеркнуть, что процесс их получения должен быть построен так, чтобы при этом целенаправленно развивались и совершенствовались интеллектуальные возможности человека. Именно такая технология обучения называется развивающей технологией.

Очевидно, начальным этапом будет определение целей применения ЭВМ в учебном процессе в целом и в изучении конкретной дисциплины или ее раздела в частности. Прежде всего, следует отметить, что ЭВМ в процессе обучения, как впрочем, и любые другие технические средства, далеко не универсальны, что роль преподавателя при любой форме обучения с использованием любых средств обучения остается ведущей, определяющей, направляющей.

Основные психолого-педагогические положения, на которые следует опираться при использовании ЭВМ в процессе обучения следующие:

· индивидуализация обучения (темп, умственная нагрузка на каждый шаг обучения, объем материала, количество и сложность шагов обучения, количество или частота и объем повторений, частота и объем контроля знаний и т. п.);

· управление познавательной деятельностью обучаемого;

· усиление роли самостоятельной подготовки при усвоении новых знаний, формировании новых умений и навыков.

В компьютерных средствах обучения применяются разнообразные формы представления информации: текст и гипертекст, графика и гиперграфика, видео, анимация, звук, интерактивные трехмерные изображения. Выбор используемых форм и форматов осуществляется, исходя из следующих факторов:

объема и характера информационных компонентов;

дидактических и функциональных характеристик продукта, а также дидактических значений информационных компонентов;

ограничений на объем продукта;

планируемых программно-технических характеристик продукта (поддерживаемых вычислительных платформ, требований к аппаратному и программному обеспечениям);

возможностей инструментальных средств, которые планируется использовать при разработке;

ограничений на применение тех или иных форматов.

Чтение текста с экрана — самый трудный вид восприятия изображения. Чтобы облегчить этот процесс, необходимо критически оценивать варианты каждого кадра, отбирая их, в первую очередь, по критерию легкости восприятия. Очень полезно дробить текст на большее количество абзацев, чем это принято в печатных изданиях. Абзацы должны быть краткими, между ними следует оставлять пробелы (1−2 строки). Шрифт должен быть легко читаемым, простым по начертанию гарнитуры (Times, Courier, Arial, Sans Serif). Необходимо предусмотреть возможность оперативного изменения, данная функция будет очень удобна для людей с ослабленным зрением, же следует сказать о разреженности текста на экране, так как большинству людей легче читать компактные слова (т.е. с небольшими промежутками между буквами одного слова). Отдельные фрагменты текста могут быть окрашены в различные цвета, главное не перегружать страницу. Чувство меры поможет продуктивному восприятию текста. Фон выводимой информации не должен или быть раздражительным, при чтении на темном или пестром фоне глаза быстро утомляются.

Если передача смыслового содержания не допускает разбиения какой-то части на такие мелкие абзацы, крупный абзац надо давать с пробелами через строчку. Уменьшение плотности информации в каждом кадре неизбежно приводит к увеличению количества кадров, поэтому желательно применение гипертекстовой технологии, позволяющей мгновенно переходить от одного фрагмента к другому.

Если процесс восприятия текста с экрана имеет негативную оценку по сравнению с чтением книжного текста или прослушиванием устной речи, то для передачи с помощью экрана графических изображений у современных ЭВМ широкие возможности.

Изображение в компьютере может храниться двумя принципиально различными способами, называемыми растровой и векторной графикой. При использовании растровой графики изображение разбивается прямоугольной сеткой на очень маленькие элементы — пиксели. Для каждого пикселя хранится его цвет, а вместе они образуют цельную картину. Преимущества растровой графики заключается в высокой точности передачи оттенков цвета. Отрицательные стороны обусловлены значительными объемами получаемых файлов и трудоемкостью редактирования, поскольку для получения четких графических элементов порой приходится каждый пиксель подправлять вручную. Изменение размеров растрового изображения приводит к снижению его качества. В отличие от растрового, векторное изображение описывается координатами точек, по которым проходят линии, разделяющие элементы изображения разного цвета или фактуры. В этом случае в файле хранится информация не о каждой точке изображения, а только о форме и цвете элементов, из которых оно составлено. Подобные изображения обычно занимают значительно меньший объем, и их намного легче редактировать. Любой элемент картинки может быть изменен отдельно от других. Изображение можно масштабировать, не боясь, что оно утратит четкость, оно более пластично, что позволяет качественно отображать его на устройствах с различным разрешением. Но изображения, исполненные в технике векторной графики, всегда имеют стилизованный, «мультяшный» характер, ощущается их «нарисованность».

Современные технические (цифровые фото, видео камеры и т. д.) и программные средства позволяют воссоздать на экране монитора полностью реалистичные примеры. Все более популярная в последние годы и быстро развивающаяся компьютерная анимация, и мультипликация прекрасно подходит для передачи информации в образовательных целях, делая компьютерное обучение интересным, выразительным и наглядным. Возможно применение таких технологий как создание интерактивных трехмерных представлений, виртуальной реальности, что позволяет полностью погрузиться в мир передаваемых процессов, но к сожалению, это связано с трудоемкостью разработки, к тому же для воспроизведения подобных объектов требуются значительно большие объемы оперативной и видеопамяти компьютера, по сравнению с простой анимацией, использующей векторную графику.

Таким образом, при корректном использовании вышеперечисленных рекомендаций, при наглядном представлении информационного материала на экране дисплея можно значительно повысить интерес обучаемого к выполняемой работе, что способствует достижению более высоких результатов.

1.3 Возможности применения информационных технологий в дистанционном обучении Немаловажным достоинством современных информационных технологий является возможность обеспечения с помощью ЭВМ дистанционного обучения. Получив учебные материалы в электронном и/или печатном виде с использованием телекоммуникационных сетей, студент может овладевать знаниями дома, на рабочем месте, или в специальном компьютерном классе. Лекции при дистанционном обучении, в отличие от традиционных аудиторных, исключают живое общение с преподавателем. Однако, имеют и ряд преимуществ. Для записи лекций используются CD-ROM — диски, электронные флеш-носители и т. д. Использование новейших информационных технологий (гипертекста, мультимедиа, ГИС-технологий (ГИС — гибкие информационные системы), виртуальной реальности и др.) делает лекции выразительными и наглядными. Для создания лекций можно использовать все возможности кинематографа: режиссуру, сценарий, артистов и т. д. Такие лекции можно слушать в любое время и на любом расстоянии. Кроме того, не требуется конспектировать материал.

С помощью ЭВМ возможно также значительно упростить процесс проведения лабораторных работ. В традиционной образовательной системе лабораторные работы требуют: специального оборудования, макетов, имитаторов, тренажеров, химических реактивов и т. д. Возможности ДО в дальнейшем могут существенно упростить задачу проведения лабораторного практикума за счет использования мультимедиа-технологий, ГИС-технологий, имитационного моделирования и т. д. Виртуальная реальность позволит продемонстрировать обучаемым явления, которые в обычных условиях показать очень сложно или вообще невозможно.

Дистанционное обучение отвечает требованиям современной жизни, особенно если учесть не только транспортные, но и расходы на организацию всей системы очного обучения. Отсюда все повышающийся интерес не только к дистанционному университетскому обучению, но к самым различным его формам. Что касается стратегических задач в области образования в нашей стране, то ДО, рассматриваемое само по себе, а также как часть процесса информатизации образования, тесно связано с развитием реформы образования в России.

Форма обучения во многом определяет методы, средства обучения, обусловленные особенностями познавательной деятельности конкретной образовательной системы. Именно поэтому многие факторы, значимые для системы дистанционного обучения (цели и содержание обучения могут быть одинаковыми, как равно значимы для любой системы обучения и обеспечение эффективного управления познавательной деятельностью учащихся, активизации и дифференциации их деятельности, формирование устойчивой мотивации). Однако форма обучения на расстоянии диктует свою специфику отбора средств обучения, организации познавательной деятельности учащихся, выбора методов и приемов обучения, адекватных не только поставленным целям, содержанию обучения, возрастным особенностям обучаемых, но и избранной форме обучения.

В последние годы все больше говорят об использовании компьютерных телекоммуникаций в качестве технологической основы ДО, что связано с возросшими возможностями технических средств связи, конкретно — компьютерных телекоммуникаций (КТК).

Для того чтобы понять, почему педагоги всего мира обратились к данным информационным технологиям, в чем их привлекательность для системы образования, рассмотрим дидактические свойства и функции компьютерных телекоммуникаций.

Под дидактическими свойствами того или иного средства обучения понимаются основные характеристики, признаки этого средства, отличающие их от других, существенные для дидактики как в плане теории, так и практики. Такими характеристиками средств обучения следует считать их природные качества, которые могут быть использованы с дидактическими целями.

Под дидактическими функциями средств обучения понимаются их назначение, роль в учебном процессе для достижения определенных дидактических целей. Чтобы быть более точными в определении дидактических функций, можно обратиться к самому понятию «функция» (в пер. с лат. — исполнение, осуществление), т. е. это внешнее проявление заложенных в них свойств в данной системе отношений. Таким образом, дидактические функции средств обучения есть внешнее проявление свойств средств обучения (учебных сред), используемых в учебном процессе для реализации поставленных целей.

В пользу применения КТК для различных моделей дистанционного обучения говорят следующие факторы, обусловленные дидактическими свойствами этого средства информационных технологий:

· возможность чрезвычайно оперативной передачи на любые расстояния информации любого объема, любого вида (визуальной и звуковой, статической и динамической, текстовой и графической);

· хранение этой информации в памяти компьютера в течение необходимой продолжительности времени, возможность ее редактирования, обработки, распечатки и т. д.;

· возможность интерактивности с помощью специально создаваемой для этих целей мультимедийной информации и оперативной обратной связи;

· возможность доступа к различным источникам информации, в том числе удаленным и распределенным базам данных, многочисленным конференциям по всему миру через систему Интернет, работы с этой информацией;

· возможность организации электронных конференций, в том числе в режиме реального времени, компьютерных аудиоконференций и видеоконференций;

· возможность диалога с любым партнером;

· возможность запроса информации по любому интересующему вопросу через электронные конференции;

· возможность перенести полученные материалы на свой носитель информации, распечатать их и работать с ними так и тогда, когда и как это наиболее удобно пользователю.

Особенно видны достоинства телекоммуникационной основы для дистанционного обучения, если обратиться к возможностям сети Интернет, его сервисным средствам.

Развитие глобальных сетей создало принципиально новую ситуацию в работе ученых и педагогов с информацией: многие источники информации, прежде разделенные, стали доступны, причем достаточно быстро и единообразно. Появилось понятие URL (Universal Resource Locator — универсальная ссылка). Наиболее современные средства компьютерных телекоммуникаций, таких как WWW (World-Wide Web), учитывают это понятие и делают процесс цитирования источников чрезвычайно простым. При этом речь идет не о цитировании в обычном смысле, принятом для книг и журналов на бумажных носителях, а о возможности тут же получить полный пакет источника. В результате вообще меняется сам способ изложения научных и педагогических текстов, пропадает необходимость в цитатах в обычном смысле, а в тексте остаются только по URL, позволяющие сразу же получить нужный текст.

Все это дает основание утверждать, что современный уровень применения ЭВМ как средства связи и появление глобальной сети Интернет открыли широчайшие возможности для развития дистанционного обучения, которое при этом получило уже новое качество — учащийся ДО почти не ограничен пространственными, а главное временными рамками для получения информации. Существовавшая прежде проблема доступа к информации сменилась более приятной, но также достаточно сложной проблемой поиска нужных сведений среди громадного «океана» информации. [3]

Компьютерные сети демократизируют пользование образовательными ресурсами, любой желающий после подсоединения к Интернет получает фантастические возможности.

Особенностью образовательных технологий является возможность организации интегрированного обучения лиц со специальными потребностями. Из-за необходимости развития единой образовательной системы, в рамках создания образовательной среды, начиная со школы и заканчивая университетом, следует рассматривать университеты как узлы, носители, распространители и создатели методик и содержания подачи знаний в образовательной среде всей страны.

Специальные образовательные технологии в техническом университете должны отвечать следующим требованиям:

· соответствия концепций непрерывного многоуровневого образования;

· адаптированности в установившуюся нормативную педагогическую практику технического университета;

· интегрированности в национальную систему технического образования;

· органической связи и взаимодополняемости образовательных и реабилитационных технологий, т. е. обеспечения единства образовательных и реабилитационных процессов;

· преемственности научных стандартов традиционных технологий новыми технологиями;

· понимания специальных образовательных технологий как информационных и интеллектуальных.

Наибольшие надежды в сфере образования связываются с глобальной визуализацией учебного материала, применением интерактивных методов наложения текста на учебный видеоматериал, использованием систем распознавания речи, разработкой и внедрением систем текстового сопровождения речи преподавателя в реальном масштабе времени, интерактивными мультимедиа презентациями и максимальным озвучиванием образовательного процесса и т. п.

С развитием Интернет-технологий и сетевых ресурсов становятся весьма действенным инструментом познания средства дистанционного Интернет-образования. С их помощью, возможно, осуществить отход от традиционного репродуктивного обучения и совершить переход к продуктивному обучению.

Дистанционное образование делает распределенные по территориям информационные ресурсы активными. Сегодня невозможно сосредоточить в каждом учебном заведении все информационные ресурсы, накопленные человечеством в мировом научном и образовательном пространстве.

В этом и состоит концептуальное обоснование и идеология необходимости развития дистанционного образования.

Для реализации идеологии системной интеграции информационных технологий в образовании выбирается стратегия баланса и динамизма.

Исходным элементом этой стратегии является обязательное введение для всех обучающихся современной технологии собственного самосовершенствования. Технология вооружает универсальным методом получения новых знаний с помощью информационных технологий. Эта технология не зависит от учебной дисциплины, и не важно на какой ступени образования это происходит.

Второй элемент — погружение людей, знающих, как учиться, в активную среду обучения. Эта среда пригодна для общения по схеме человек-компьютер. В этой среде изменяются процессы обмена информацией, знаниями.

Третий элемент. Вводится предметно-образный стиль, как основной канал общения в активной среде обучения. Одно дело, когда преподаватель адресует коллеге или ученику книгу, а они её осваивают и интерпретируют в своем сознании. Другое дело переслать свойства объекта, созданного преподавателем. Это значит переслать его образ, его поведение, через понимание которых и происходит ощущение и восприятие объекта, явления, события и т. п.

Информация при таком методе обучения воспринимается и усваивается сразу и целиком, как восприятие образа. Идет образное общение с компьютером. Принципиально новым становится метод передачи информации от профессионалов к обучаемым.

Главное в предлагаемом методе обучения с помощью новых информационных технологий — это образная фиксация мысли, т. е. визуализация, что, безусловно, будет являться определяющим для учеников с ограниченными возможностями. Несомненно, что исключительно важно иметь наглядные изображения элементов изучаемых учебных дисциплин. Причем речь идет не только о мультимедиа технологиях. Важно осознавать все элементы в их взаимодействии и в динамике. Важно оперировать не фотографиями или кадрами, а объектами мира. Важно уметь жить в них.

Четвертый элемент. Одна из болевых точек нашего образования исторически связана с преобладающим развитием вербально-логического, аналитического, т. е. левополушарного мышления человека. Это происходит в ущерб синтетическому, образному, интуитивному и ситуативному мышлению, т. е. правополушарному.

Достижение правополушарного мышления является одним из важнейших аспектов системной интеграции информационных технологий среди учеников, развитие вербально-логических навыков которых изначально осложнено дефектами слуха.

Дистанционное обучение предполагает включение в единое мировое образовательное пространство, широкое использование мировых культурных и образовательных ценностей, уже накопленных и все пополняющихся в глобальных сетях Интернет, обращение к различным культурным источникам. При изучении материала в электронном виде появляется возможность несколько раз повторять основные положения, широко использовать иллюстрированный материал. Возможность учиться под руководством опытных педагогов лучших научных центров страны, мира, получать новую квалификацию или углублять свои профессиональные знания, расширять свой культурный кругозор — все это может дать грамотно организованное дистанционное обучение на основе единого информационно-образовательного пространства. [3]

1.4 Основные подходы к вопросу технического обеспечения компьютерного обучения Существует два подхода вопросу компьютерного обучения. Первый предусматривает создание глобальных систем обучения с возможностью обеспечения дистанционного обучения (ДО) и применение Internet технологий, второй — создание автономных специализированных курсов, что предусматривает применение различных технических средств.

Дистанционная форма обучения — это получение образовательных услуг без посещения ВУЗа, с помощью современных информационно-образовательных технологий и систем телекоммуникации, таких как электронная почта, телевидение и Internet. Дистанционное обучение можно использовать в высшей школе, а также для повышения квалификации и переподготовки специалистов. Учитывая территориальные особенности России и возрастающие потребности качественного образования в регионах, дистанционное обучение в самом скором времени может занять прочное место на рынке образовательных услуг, при условии выполнения ряда условий информационно-технического характера.

Информационная система для обеспечения дистанционного обучения базируется на наличие широкого набора компьютерных учебных пособий и других средств компьютерного обучения, а также развитой системы организации процесса обучения.

Информационное и программное обеспечение (ПО) может быть разбито на следующие основные группы:

· банк данных системы дистанционного обучения;

· ПО планирования и управления (лингвистический робот организации дистанционного обучения);

· программное и техническое обеспечение связи между участниками дистанционного обучения;

· электронная библиотека (каталог имеющихся материалов, ПО компьютерного обучения, которое в случае необходимости переносится в терминальный пункт обучения, развитая информационно-поисковая система, средства контроля за использованием ресурсов).

К настоящему времени уже создан широкий спектр разнообразных электронных учебников, компьютерных курсов, тестирующих программ и прочего программного обеспечения, выпускаются учебные материалы на аудиои видеокассетах, которые охватывают практически весь набор дисциплин, изучаемых в вузах. В связи со все большим распространением глобальной компьютерной сети Internet появляются новые электронные библиотеки учебного назначения, студенты получают доступ к учебным материалам ведущих западных высших учебных заведений. Таким образом, можно сказать, что в части обеспеченности электронными учебными пособиями дистанционное обучение развивается успешно. Создание банка данных системы дистанционного обучения также не представляет особой сложности.

Однако существуют два «узких» места, без детальной проработки которых о широком применении дистанционного обучения говорить не приходится. Имеются в виду две компоненты системы: програмное обеспечение планирования и управления (лингвистический робот организации дистанционного обучения) и программное и техническое обеспечение связи между участниками дистанционного обучения. Рассмотрим подробнее эти две проблемы.

Нетрудно представить себе категории лиц, которые остро нуждаются в образовательных услугах, но не могут получить их традиционным способом в рамках сложившейся образовательной системы. Это молодежь, не имеющая возможности получить образовательные услуги в традиционной системе образования в силу различных причин; офицеры, увольняющиеся из Вооруженных Сил; специалисты, уже имеющие образование и желающие приобрести новые знания или получить второе образование; лица, готовящиеся к поступлению в вузы; студенты, стремящиеся получить второе, параллельное образование, лица, специфика работы которых не позволяет учиться в ритме действующих образовательных технологий, и т. д.

Особое место занимает вопрос обучения студентов-инвалидов, современные информационные образовательные технологии позволяют учиться незрячим, глухим и страдающим заболеваниями опорно-двигательного аппарата.

Естественно, различным категориям пользователей системы дистанционного образования необходимы разные объемы знаний, что не вписывается в сложившуюся сетку специальностей, которым готовят в вузах. Отсюда вытекает необходимость индивидуального подхода к компоновке плана обучения — для каждого конкретного учащегося, что возможно только при условии автоматизации данного процесса.

Существуют различные подходы к автоматизированному формированию учебных планов. Все они обладают как достоинствами, так и недостатками и предполагают на определенном этапе вмешательство человека. Не останавливаясь на обзоре возможных подходов к решению этой проблемы, рассмотрим поэтапно алгоритм автоматизированного составления учебных планов, разработанный специально для дистанционного обучения.

Ввод информации о дисциплинах (цели и задачи дисциплины, список тем для изучения, литература, программное обеспечение, используемое в учебном процессе, лабораторные и расчетные работы) без указания последовательности изучения. Производится преподавателями по своим дисциплинам.

Установление междисциплинарных связей. Связи устанавливают преподаватели после того, как полностью завершен этап 1.

Составление порядка изучения дисциплин (древа знаний).

Формирование внешнего представления дерева. Выполняется автоматически.

Автоматизированное формирование учебного плана в специализированной среде разработки. Производится небольшой группой экспертов на основе сформированного дерева дисциплин и ограничений по времени.

Проверка полученного учебного плана на корректность (соответствие условиям пункта 5). В случае обнаружения нарушений следует возвратиться к этапу 5.

Ввод сформированного учебного плана в эксплуатацию.

Установление таких подробных связей требует значительных трудозатрат, однако позволяет в итоге формировать оптимальные индивидуальные планы обучения:

· целостность и непротиворечивость учебных планов. Планы, сформированные с использованием данного подхода, содержат полный набор дисциплин, необходимых для изучения выбранного курса в объеме выбранной специальности, гарантируют преемственность представляемых знаний, последовательность обучения, что особенно важно, когда нет личного контакта с преподавателем;

· относительную простоту составления различных планов обучения в соответствии с запросами обучаемых;

· гибкость системы. Последовательное накопление информации о различных предметных областях не требует одновременного присутствия большого числа экспертов на этапе формирования учебного плана.

Вторая основная проблема связана с организацией взаимодействия между центром обучения и обучаемым, включающей следующее:

· бесперебойный информационный обмен и документооборот;

· доставка части изучаемого материала по каналам связи;

· взаимодействие с преподавателями;

· возможность самостоятельной работы с информационными ресурсами;

· защиту авторских прав на учебные материалы, используемые в процессе обучения.

Возможно, решение состоит в аппаратной защите программного обеспечения (с помощью электронных ключей), но этот вопрос в настоящее время еще не проработан.

Таким образом, без детальной проработки данного вопроса говорить о введении дистанционного обучения не имеет смысла, в особенности учитывая состояние средств телекоммуникаций в нашей стране.

В настоящее время большинство центров дистанционного обучения используют для предоставления информации как Internet (Internet-технологии), так и набор учебных материалов на аудиои видеокассетах (CASE—технологии).

Но предоставление материалов через Internet не решает все проблемы образования, большинство обучаемых не могут воспользоваться преимуществами сети Internet в связи с плохим качеством телефонных линий и большими материальными затратами, тем самым утрачивая доступ к компьютерным технологиям. Поэтому значительная часть компьютерных курсов учебного назначения не приспособлена к сетевой технологии.

Выход может быть найден в разумном использовании режимов ON-LINE и OFF-LINE при информационном обмене, перемещении части учебного программного обеспечения в терминальный пункт, придании компьютерным курсам большей автономности в процессе обучения, что требует применения несколько других технических средств.

Таким образом, перед тем как приступить к разработке обучающей системы — необходимо определить [6]:

В какой части каждой конкретной формы обучения целесообразно использовать ЭВМ;

В каком объеме предполагается это использование;

Какую цель предполагаем, достигнуть в каждом конкретном случае.

Исходя из решения данных вопросов, определяются основные направления технической реализации конкретных проектов.

1.5 Предпосылки создания автоматизированной обучающей системы (АОС) Прежде чем принять решение о создании какого-либо автоматизированного учебного курса, необходимо взвешенно проанализировать все составляющие учебного процесса, а также деятельность преподавателей и разработчиков до и после создания АОС.

Использование АОС в учебном процессе способствует:

· росту качества обучения;

· снижению затрат на организацию и проведение учебных мероприятий;

· перераспределение нагрузки преподавателей с рутины на творческую деятельность (решение научно-исследовательских и методических задач, создание учебно-методических пособий, подготовку нестандартных учебных заданий, индивидуальную работу с обучаемыми и др.);

· повышению оперативности обеспечения учебного процесса учебно-методическими средствами при изменении структуры и содержания обучения (открытии новых специальностей, постановке новых курсов и т. д.), следствием чего является, увеличение мобильности системы образования.

Снижение затрат на обучение достигается за счет:

· переноса рутинных функций с преподавателя на АОС (изложение базового учебного материала, подготовка и проверка большего числа контрольных заданий, оценивание исходной подготовленности обучаемых и текущего уровня освоения ими знаний и умений и др.);

· уменьшения потребностей в учебно-методических пособиях на бумажных носителях;

· снижение нагрузки на средства материально-технического обеспечения учебного процесса (помещения, лабораторное оборудование, стенды и.т.д.);

· уменьшения расходов на поездки к местам проведения учебных мероприятий.

Из сказанного следует вывод о том, что в современной системе образования при возникновении потребности в определенных учебно-методических средствах при прочих равных условиях АОС будет отдаваться предпочтение перед традиционными средствами. Преимущества АОС нельзя понимать в том смысле, что они полностью вытеснят и заменят традиционные средства. Тем более считать, что АОС состоят из одних достоинств и не обладают недостатками. К отрицательным сторонам относятся:

· необходимость иметь компьютер (в ряде случаев с выходом в Internet) и соответствующее программное обеспечение для работы;

· необходимость обладать навыками работе на компьютере;

· сложность восприятия больших объемов текстового материала с экрана дисплея;

· отсутствие непосредственного и регулярного контроля над ходом выполнения учебного плана.

Названные недостатки носят объективный характер. К сожалению, часто к ним добавляются субъективные недостатки, вызванные неграмотным проектированием и концептуальными недочетами, допущенными их создателями.

Разработчики АОС и преподаватели, применяющие их в своей практической деятельности, должны знать объективные и типовые субъективные недостатки таких систем и стараться компенсировать их при создании и эксплуатации данных средств. Способы компенсации могут быть разными: техническими, организационными, методическими, функциональными.

К примеру, недостаточная интерактивность восполняется за счет организации регулярных консультаций в очной, или дистанционной формах.

Приведенные соображения свидетельствуют о целесообразности использования АОС в комплексе с традиционными учебно-методическими средствами. Приоритет таких систем следует понимать в том смысле, что по мере развития соответствующих технологий, именно АОС будет составлять ядро учебно-методического обеспечения.

Так же, обязательно необходимо учитывать, что создание АОС требует более широкой и глубокой компетентности его разработчиков. При подготовке традиционного учебно-методического пособия имеет место четкое разграничение компетенций авторов и специалистов, обеспечивающих адекватное понимание авторов читателями.

Автоматизированная обучающая система (АОС) — это программное средство (программный комплекс) или программно-технический комплекс, предназначенный для решения определенных педагогических задач, имеющий предметное содержание и ориентированный на взаимодействие с обучаемым.

Приведенное определение фиксирует то, что АОС является средством, специально созданным для решения педагогических задач, т. е. использование в учебном процессе — его главное назначение. Средства, применяемые при обучении, но имеющие другое основное назначение и не реализующие педагогические функции, не относятся к АОС. Исходя из подобной интерпретации, к АОС могли бы быть отнесены текстовые и графические редакторы, компиляторы и системы программирования, системы автоматизированного проектирования (САПР), экспертные системы, другими словами — все компьютерные средства, рассматриваемые как предмет изучения или выступающие в качестве инструментария при решении образовательных программ.

Требования предметного содержания подразумевает, что АОС должен включать учебный материал по определенной предметной области (дисциплине, курсу, разделу, теме). Под учебным материалом понимается информация как декларативного (описательного, иллюстрированного) характера, так и задания для контроля знаний, а так же модели и алгоритмы, предоставляющие изучаемые объекты и процессы.

На этапе отбора учебного материала и контрольных заданий ведущая роль принадлежат преподавателю. Главными граничными условиями, на наш взгляд, здесь являются исходный уровень подготовленности студентов и требуемое качество усвоения информации. Учитывая, что исходный уровень может изменяться в широких пределах, информационное содержание АОС должно иметь некоторую избыточность.

На этапе определения последовательности изучения отдельных тем и разделов сохраняется ведущая роль разработчика. Но в отличие от обучающих программ с использованием ТСО современные АОС на базе ЭВМ предоставляют студенту значительно большие возможности самому влиять на ход обучения. Самоконтроль, мотивированный возврат к предыдущему материалу, желание закрепить материал, несмотря на положительный результат рубежного контроля или, наоборот, стремление сразу допытать себя на итоговом контроле — все эти и другие индивидуальные особенности обучаемого могут проявляться при его диалоге с компьютером.

Поэтому на данном этапе для принятия решения о разработке АОС важно знать, насколько широкие возможности ЭВМ необходимы в конкретной задаче. Вполне вероятно, что реализация «жесткой программы» выполнил контрольное задание — иди вперед, не выполнил — повтори изучение, предусматривающей формирование некоторых навыков в пределах одного занятия, доступна «кнопочным» TOO и вовсе не требует АОС.

В больших АОС обучающая программа должна иметь ветви контроля усвоения предыдущего материала, а также ускоренного повторения, по которым студент на очередном занятии подводится к новому материалу. Перед началом изучения новой темы студент должен получить от преподавателя рассчитанную им информацию о примерной продолжительности изучения этой темы.

Подробное обсуждение коллективом разработчиков содержания курса, последовательности его изучения позволяет выработать концепцию, в рамках которой преподаватель сможет успешно развивать свое конкретное направление.

Непосредственное функционирование АОС характеризуют следующие пять этапов:

Сообщение учебного материала и заданий.

Выполнение заданий.

Проверка заданий и оценка знаний.

Сообщение результатов.

Указания о дальнейших действиях.

На этих этапах преподаватель загружен минимально, он лишь проводит вступительную беседу перед началом занятия с АОС. Очевидно, на этих этапах выигрыш во времени обучения и разгрузка преподавателя являются главным аргументом в принятия решения о разработке АОС по дисциплине.

Два заключительных этапа — дополнительная помощь студенту и улучшение стратегии обучения — практически целиком относятся к творческой деятельности преподавателя, давая моральный выигрыш от применения АОС. Установить, компенсирует ли этот выигрыш весьма большие затраты на разработку АОС, может только коллектив педагогов, принимающий решение о разработке АОС.

Для такой традиционно основной формы обучения, как лекция, ЭВМ никак не может заменить живого общения с преподавателем. Однако как иллюстрирующее техническое средство обучения, позволяющее доступно излагать динамику развития рассматриваемого процесса, ЭВМ безусловно более эффективна, чем плакаты, схемы, слайды и другие статические средства.

ЭВМ, вероятно, не сможет так же эффективно, как преподаватель, акцентировать внимание на главной идее изучаемого, но зато сможет заставить обучаемого так же «загореться» этой идеей, как при живом обучении.

Совсем по-другому видится применение ЭВМ при проведении всех видов контроля, самостоятельной подготовки, тренажа и т. п. На основании этого педагогический сценарий изучения дисциплины, включающей в себя различные формы обучения, должен иметь разумное соотношение обучения с использованием ЭВМ и без нее.

Следовательно, АОС является перспективной разработкой для улучшения качества образовании, систематизации материала и улучшения учебного процесса.

Обучаемые составляют базовую категорию пользователей компьютерных обучающих систем. Преподаватели и системные администраторы создают необходимые условия для их работы и обеспечивают ее организационную, техническую и методическую поддержку.

Преподаватели осуществляют:

· начальное тестирование обучаемых, оценивание их исходной подготовленности и формирование индивидуальных заданий, в которых определяются состав и объем предусматриваемого для них учебного материала, а так же показатели, отражающие требования к формируемым знаниям;

· настройку АОС в соответствии с подготовленными заданиями;

· проверку функционирования АОС с учетом выполненной настройки;

· подготовку плановых графиков выполнения заданий обучаемыми;

· организационную и методическую поддержку мероприятий, в рамках которых используется АОС;

· контроль работы с АОС обучаемых, анализ и оценивание индивидуальных заданий и графиков их выполнения.

Системные администраторы осуществляют:

· установку на компьютеры (инсталляцию) АОС;

· настройку АОС на условия применения;

· проверку функционирования;

· техническую поддержку мероприятий, в рамках которых используется АОС.

Таким образом, для принятия решения о разработке АОС требуется не только желание улучшить качество обучения по дисциплине, не только наличие систематизированного материала, без овладения которым невозможно достижение заданного качества усвоения учебной информации, но и отчетливое представление возможностей АОС на каждом этапе ее создания и функционирования.

1.6 Задачи и условия создания АОС

Условия, в которых следует применять АОС, определяются ее возможностями. Поскольку состояние этого рынка далеко до насыщения, а образовательные потребности обладают высокой динамикой, в настоящее время большинство решений, связанных с внедрением в учебный процесс АОС, приводят к необходимости разработки новых продуктов. Сформулируем условия, в которых целесообразно ставить задачу создания и применения АОС.

1. АОС используется для предоставления учебного материала большого объема, охватывающего в целом теоретическую и технологическую части какоголибо курса (раздела).

2. АОС разрабатывается в расчете на относительно широкий круг обучаемых.

3. АОС целесообразно создавать, если имеется дефицит источников учебного материала, или когда материал рассредоточен по множеству слабо согласующихся друг с другом учебно-методических пособий, и есть необходимость его отражения в интегральном средстве, играющем системообразующую роль и обеспечивающем формирование целостного представления о предмете.