Лекция 2. ЭОР НП как открытые образовательные модульные мультимедиасистемы

ЭОР НП как открытые образовательные модульные мультимедиасистемы

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ЭОР НП

В ЭОР нового поколения проблема сетевого доступа к высокоинтерактивному, мультимедийно-насыщенному контенту решена. Иными словами, в этих продуктах могут использоваться все пять новых педагогических инструментов:

1. интерактив;
2. мультимедиа;
3. моделинг;
4. коммуникативность;
5. производительность.

ЭОР нового поколения (ЭОР НП) – сетевые продукты, выпускаемые разными производителями в разное время и в разных местах. Поэтому архитектура, программные средства воспроизведения, пользовательский интерфейс были унифицированы. В результате для ЭОР НП была решена проблема независимости способов хранения, поиска и использования ресурса от компании-производителя, времени и места производства.

Сегодня и в перспективе для использования любых ЭОР НП требуется один комплект клиентского программного обеспечения, и во всех ЭОР НП контентно-независимая часть графического пользовательского интерфейса одинакова.

В ЭОР нового поколения также решена проблема создания учителем авторского учебного курса и индивидуальных образовательных траекторий для учащихся.

ЭОР нового поколения представляют собой открытые образовательные модульные системы (ОМС).

ОМС представляет собой электронный образовательный ресурс модульной архитектуры. При этом каждый модуль является автономным, содержательно и функционально полным образовательным ресурсом, предназначенным для решения определенной учебной задачи.

В соответствии с общим сетевым принципом разделения программ и данных программа-реализатор отделена от контентных модулей, которые включают только контентно-зависимые программные компоненты: сценарий (script) и необходимые моделеры.

Моделеры разрабатываются на JavaScript и/или с использованием специализированных технологий и функционируют с помощью программного обеспечения сторонних производителей – плагинов к браузеру.

Основным принципом организации данных в ОМС является разделение совокупного контента по предмету на автономные модули по тематическим элементам и компонентам учебного процесса.

Каждому тематическому элементу предмета соответствуют три типа электронных учебных модулей (ЭУМ):

1. И-тип – модуль получения информации;
2. П-тип – модуль выполнения практических заданий;
3. К-тип – модуль контроля усвоения материала.

Информационный объем ЭУМ составляет от 1 до 7 Мб, так что получение его по сетевому запросу в режиме off-line не представляет принципиальных трудностей даже для современных низкопоточных компьютерных сетей.

Эффективной организации учебного процесса способствуют два обстоятельства:

1. Распределение времени таким образом, чтобы на каждом этапе учебного процесса требовалось только несколько модулей в соответствии с учебным планом (минимум – три, покрывающих один учебный раздел).
2. Программа-реализатор для всех модулей одна, она перекачивается один раз в начале изучения предмета и хранится на компьютере (сервере) пользователя. Там же накапливаются ранее полученные контентные модули. В конце процесса у пользователя составляются полные образовательные объекты: информация, практика, аттестация (контроль), вместе представляющие ЭОР по предмету.

С учетом педагогической практики очевидна необходимость вариативного представления модулей каждого типа. Вариативами (то есть аналогами) называются электронные учебные модули одинакового типа (И, или П, или К), посвященные одному и тому же тематическому элементу данной предметной области. В отличие от всех известных учебных материалов, совокупный контент ОМС трехмерен. Вариатив позволяет представить учебный материал по нескольким направлениям:

1. Вариатив может содержать тот же материал, но в другом изложении, более понятном и доступном для данного конкретного пользователя.
2. Вариатив отличается глубиной проработки материала, поэтому можно выбирать учебные модули в соответствии с программируемым в данном образовательном учреждении уровнем знаний или уровнем подготовленности и способностей обучаемого.
3. Вариатив наиболее отчетливо просматривается в практикумах и аттестации: составлено неограниченное множество различных видов лабораторных занятий, вариантов задач и контрольных вопросов.

Вариативность модулей достигается за счет различного содержания, различных методик подачи, различных технологий реализации модулей.

Вариативы могут отличаться друг от друга следующими признаками:

1. глубиной изложения материала (например, соотношением постулатов и объяснений/доказательств);
2. методикой, обусловленной иным набором предыдущих знаний;
3. характером учебной работы (например, решение задач или эксперимент, тест или контрольное упражнение на тренажере);
4. технологией представления учебных материалов (например, текст или аудиовизуальный ряд);
5. наличием специальных возможностей (например, модули, разработанные для слабо слышащих/видящих);
6. способом достижения учебной цели (например, в ходе лабораторной работы).

Понятие вариативности можно расширять по самым разным признакам, однако нетрудно сформулировать всеобщий необходимый признак. Так, общим необходимым условием, формализованным критерием, по которому два ЭУМ можно рассматривать в качестве вариативов, является различие их контента, выраженного представленными в модуле учебными объектами и/или составляющими мультимедиакомпонентами, не менее чем на 70 %.

ПРЕИМУЩЕСТВА ЭОР НП

ОМС допускает бесконечное расширение по осям, поэтому по мере получения новых знаний по предмету в систему легко включается новая тема, новые педагогические методики или прогресс компьютерных технологий отражаются в новых вариативах ЭУМ.

Унификация архитектур и программных компонентов создает предпосылки развития контент-индустрии электронных образовательных ресурсов.

Исключительно важным свойством разработанной архитектуры является её открытость. Это относится, прежде всего, к совокупному контенту ОМС, открытому для расширений как по оси тематических элементов (например, открыты новые знания по предмету), так и по оси вариативов (например, родилась новая методическая идея или появилась более эффективная мультимедиа технология для представления учебных объектов).

Не менее важным свойством является открытость электронных учебных модулей для изменений, дополнений, полной модернизации. Действительно, Java script и XML являются интерпретируемыми языками, так что в распоряжении любого пользователя ЭУМ находится исходный текст его сценария. Script можно изменить, дополнить или использовать в качестве шаблона для создания ЭУМ с совершенно иным контентом.

Наконец, клиентское программное обеспечение ОМС само построено по модульному принципу, позволяющему неограниченно расширять, например, возможности плеера.

В целом архитектура «клиент – сервер» определяет возможность многоплатформенного использования системы. При этом переход на другую платформу (например, от Windows к Linux) не требует никаких изменений в электронных учебных модулях. К иной платформе адаптируется только плеер.

Среди основных преимуществ ЭОР НП выделяют следующие:

1. Отсутствие содержательных и технических ограничений. Полноценное использование новых педагогических инструментов (интерактива, мультимедиа, моделинга) сочетается с возможностью распространения в глобальных компьютерных сетях, в том числе узкополосных.
2. Возможности построения авторского учебного курса преподавателем и создания индивидуальной образовательной траектории учащегося. Благодаря наличию вариативов исполнения электронных учебных модулей, в ОМС возможно выбрать их оптимальную с персональной точки зрения комбинацию для курса по предмету.
3. Неограниченный жизненный цикл системы. Поскольку каждый учебный модуль автономен, а система открыта, ОМС является динамически расширяемым образовательным ресурсом, не требующим существенной переработки в целом при изменении содержательных или технических внешних условий.
4. Возможность распространения на локальных носителях: избранные ЭУМ из совокупного контента ОМС вместе с программой-реализатором легко переносятся на компакт-диск.

В качестве неоспоримого преимущества можно отметить то, что пользователь ОМС (преподаватель, учащийся) становится, по существу, соавтором учебного курса, для этого предоставляется две возможности: выбрать понравившийся вариатив того или иного ЭУМ, подготовленный профессиональными разработчиками, или сделать модуль своими руками для локального или всеобщего использования.

В сумме указанные преимущества ОМС обеспечивают качество ЭОР, необходимое для широкого внедрения и эффективного использования в учебном процессе за счет развития активно-деятельных форм обучения, открывают перспективы реализации новых образовательных технологий, новых форм аудиторной и самостоятельной учебной работы, в том числе – дистанционных. Совокупность новых возможностей ОМС позволяет определить её как ЭОР нового поколения.

СПОСОБЫ ИЗМЕНЕНИЯ И ПОЛУЧЕНИЯ ЭЛЕКТРОННОГО УЧЕБНОГО МОДУЛЯ

Уже отмечалось, что все ЭУМ открыты для пользователя. При этом уровень вносимых изменений определяется только IT-возможностями и имеющимися в распоряжении материалами.

Есть возможность изменить существующий или собрать новый электронный учебный модуль самостоятельно. Шаг за шагом (по тематическим элементам) преподаватель может выстроить авторский вариант учебного курса по предмету. Преподаватель может постепенно добавлять варианты И- (информация), П- (практика) и К- (контроль) модулей для каждого тематического элемента. Это делается с прицелом на группы слабых, средних и сильных учеников; задания для них дифференцируются. Таким образом, можно начать построение индивидуальной образовательной траектории учащегося.

ЭУМ упакован в широко распространённом формате ZIP. Если раскрыть ZIP-контейнер, мы увидим четыре папки: для элементов контента, сценария (script), моделеров и метаданных ЭУМ.

Самый простой способ модернизации ЭУМ - замена всех или некоторых мультимедиа файлов в папке элементов контента с сохранением их имён и форматов. Таким образом можно изменить содержание ЭУМ вплоть до смены предметной области. Однако структура контента и методы организации интерактива сохранятся от прототипа.

Если имеются знания Java script и XML, то можно вмешаться в сценарий ЭУМ. В этом случае у Вас получится уже совершенно другой электронный учебный модуль. Тогда стоит внести изменения и в метаданные, хотя бы в разделах предметной области и авторов нового ЭУМ.

Наконец, если позволяют возможности, можно изготовить ЭУМ «с нуля» - структура и спецификации ЭУМ опубликованы, а плеер – стандартный, единый для всех.

Центральным хранилищем электронных образовательных ресурсов нового поколения является Федеральный центр информационно-образовательных ресурсов (ФЦИОР).

Адреса ФЦИОР в Интернет:

http://fcior.edu.ru

http://eor.edu.ru

(обратите внимание: стандартной аббревиатуры www в адресах ФЦИОР нет!)

Доступ из школ и получение любых электронных учебных модулей из ФЦИОР по глобальной компьютерной сети бесплатны. Если Вы захотите получить ЭУМ на домашний или любой другой компьютер, то заплатите только за соответствующий трафик (объем одного ЭУМ – от 100 К до 10 Мбайт, в зависимости от качества мультимедиа и уровня интерактивности).

ЭОР НП могут распространяться также на перемещаемых носителях: компакт-дисках, Flash-накопителях, внешних жестких дисках (HDD) и др.

Хранилище избранных ЭУМ можно организовать на любом компьютере: сервере глобальной или локальной сети, отдельном компьютере в классе, библиотеке, Интернет-кафе, дома и т.д. Загрузить ЭУМ можно через Интернет, с локального сервера, с компакт-диска или другого носителя.

Важно только помнить, что для использования ЭУМ на данном компьютере нужно еще загрузить специальное программное обеспечение пользователя – клиентскую часть программной среды ОМС.

ТИПОЛОГИЯ ЭОР НП

Основными видами компьютерных средств учебного назначения, которые могут рассматриваться как компоненты электронных образовательных ресурсов, являются:

1. сервисные программные средства общего назначения;
2. программные средства для контроля и измерения уровня знаний, умений и навыков обучающихся;
3. электронные тренажеры;
4. программные средства для математического и имитационного моделирования;
5. программные средства лабораторий удаленного доступа и виртуальных лабораторий;
6. информационно-поисковые справочные системы;
7. автоматизированные обучающие системы;
8. электронные учебники;
9. экспертные обучающие системы;
10. интеллектуальные обучающие системы;
11. средства автоматизации профессиональной деятельности (промышленные системы или их учебные аналоги).

Сервисные программные средства общего назначения применяются для автоматизации рутинных вычислений, оформления учебной документации, обработки данных экспериментальных исследований. Они могут быть использованы при проведении лабораторных, практических занятий, при организации самостоятельной и проектной работы школьников.

Примеры:

1. Конструктор интерактивных карт с проверяемыми заданиями – современный творческий инструмент, который позволяет учителю создавать насыщенные интерактивными объектами карты и задания самостоятельно, без помощи программистов и специалистов в области компьютерной графики. Интерактивные модели, созданные при помощи конструктора, могут быть использованы для сопровождения занятий по географии, истории, а также тех предметов в области естествознания и обществознания, в которых предполагается работа с картами.
2. Математический конструктор предназначен для создания интерактивных моделей по математике, (конструирование). Он позволяет строить и анализировать графики функций и любые геометрические построения. Динамический наглядный механизм математического конструктора предоставляет младшим школьникам возможность творческой манипуляции с объектами, а ученикам старшей школы – полнофункциональную среду для конструирования и решения задач. Коллекция цифровых образовательных ресурсов состоит из ресурсов по разделу «Графики функций» курсов алгебры и начал математического анализа, созданных с помощью программной среды.

Программные средства для контроля и измерения уровня знаний обучающихся нашли наиболее широкое применение ввиду относительной легкости их создания.

Пример. Тесты по орфографии и пунктуации. Коллекция тестов по орфографии и пунктуации. Содержит контрольно-обучающие материалы для учеников 5 – 11 классов. Тестовые задания представлены в электронной форме (автоматическая проверка знаний) и в виде бланков для печати (раздаточный материал).

Электронные тренажеры предназначены для отработки практических умений и навыков. Такие средства особенно эффективны для обучения действиям в условиях сложных и даже чрезвычайных ситуаций при отработке противоаварийных действий. Электронные тренажеры используются для отработки умений и навыков решения задач. В этом случае они обеспечивают получение краткой информации по теории, тренировку на различных уровнях самостоятельности, контроль и самоконтроль.

Программные средства для математического и имитационного моделирования позволяют расширить границы экспериментальных и теоретических исследований, дополнить физический эксперимент вычислительным экспериментом. В одних случаях моделируются объекты исследования, в других – измерительные установки. Такие средства позволяют сократить затраты на приобретение дорогостоящего лабораторного оборудования, снижается уровень безопасности работ в учебных лабораториях. К моделирующим программным средствам можно также отнести предметно-ориентированные программные среды, обеспечивающие возможность оперирования моделями – объектами определенного класса.

Примеры:

1. Лабораторные работы по физике. Комплекс предназначен для учащихся 7 – 11 классов и представляет собой сборник интерактивных компьютерных моделей, сопровождаемых методическими материалами для учащихся и учителей по выполнению лабораторных работ. Набор моделей обеспечивает поддержку программы школьного образования для 7 – 11 классов по физике для общеобразовательной школы.
2. Экспериментальные задачи по механике. Комплекс содержит уникальные работы лабораторного телеметрического практикума, оригинальные видеозадачи и анимированные интерактивные модели физических экспериментов.

Информационно-поисковые справочные программные системы предназначены для ввода, хранения и предъявления педагогам и обучаемым разнообразной информации. К числу подобных систем могут быть отнесены различные гипертекстовые и гипермедиапрограммы, обеспечивающие иерархическую организацию материала и быстрый поиск информации по тем или иным признакам. Большое распространение получили также всевозможные базы данных. Системы управления базами данных обеспечивают возможность поиска и сортировки информации. Базы данных могут использоваться в учебном процессе для организации предъявления содержания учебного материала и его анализа. Учебные базы данных рекомендуются для самостоятельной работы учащихся с целью поиска и анализа необходимой информации.

Пример. Программный комплекс «ОС3 Хронолайнер», предназначенный для создания, упорядочивания, визуализации и анализа иллюстративно-хронологических материалов по общеобразовательным предметам. Позволяет интегрировать в единое целое разнообразные информационные источники на основе хронологических взаимосвязей.

Автоматизированные обучающие системы (АОС), как правило представляют собой обучающие программы сравнительно небольшого объема, обеспечивающие знакомство учащихся с теоретическим материалом, тренировку и контроль уровня знаний.

Электронные учебники (ЭУ) являются основными электронными средствами обучения. Такие учебники создаются на высоком научном и методическом уровне и должны полностью соответствовать составляющей дисциплины образовательного стандарта специальностей и направлений, определяемой дидактическими единицами стандарта и программой. Кроме этого, ЭУ должны обеспечивать непрерывность и полноту дидактического цикла процесса обучения при условии осуществления интерактивной обратной связи. Одним из основных свойств ЭУ является то, что его редукция к «бумажному» варианту (распечатка содержания ЭУ) всегда приводит к потере специфических дидактических свойств, присущих ЭУ.

Экспертные обучающие системы (ЭОС) реализуются на базе идей и технологий искусственного интеллекта. Такие системы моделируют деятельность экспертов при решении достаточно сложных задач. ЭОС способны приобретать новые знания, обеспечивать ответ на запрос обучаемого и решение задач из определенной предметной области. При этом ЭОС обеспечивают пояснение стратегии и тактики решения задач в ходе диалоговой поддержки процесса решения.

К сожалению, при работе с ЭОС не реализуются такие звенья дидактического цикла процесса обучения, как организация применения учащимися полученных первичных знаний и получение обратной связи (контроль действий учащихся). При работе с ЭОС обучаемым не приходится самим искать решение, соответственно, не реализуется и такое звено дидактического цикла, как получение обратной связи.

Пример. Мультимедиакомплекс по общеобразовательным дисциплинам инженерной подготовки. Комплекс позволяет обеспечить возможность работы с вариативным образовательным контентом, в том числе:

1. создание учебных объектов (или их выбор из спектра образовательных компонент);
2. создание наборов учебных объектов, реализующих вариативность учебных программ и средств обучения.

Интеллектуальные обучающие системы (ИОС) относятся к системам наиболее высокого уровня и также реализуются на базе идей искусственного интеллекта.

ИОС могут осуществлять управление на всех этапах решения учебной задачи, начиная от ее постановки и поиска принципа решения и заканчивая оценкой оптимальности решения, с учетом особенностей деятельности обучаемых. Такие системы обеспечивают диалоговое взаимодействие, как правило, на языке, близком к естественному. При этом в ходе диалога могут обсуждаться не только правильность тех или иных действий, но и стратегия поиска решения, планирования действий, приемы контроля и т. д.

В ИОС на основе модели обучаемого, уточняемой в ходе учебного процесса, осуществляется рефлексивное управление обучением. Многие ИОС могут совершенствовать стратегию обучения по мере накопления данных. Отличительным признаком ИОС является то, что они не содержат основных и вспомогательных обучающих воздействий в готовом виде, а генерируют их.

ОСНОВНЫЕ ЗАДАЧИ КОМПЛЕКТА ЭОР НП

Основными задачами комплекта ЭОР являются:

1. Помощь учителю при подготовке к уроку.
2. Помощь при проведении урока.
3. Помощь учащемуся при подготовке домашних заданий.

Использование ЭОР НП при подготовке к уроку позволяет учителю:

1. выполнять компоновку и моделирование урока из отдельных цифровых объектов;
2. находить большое количество дополнительной и справочной информации для углубления знаний о предмете;
3. осуществлять эффективный поиск информации в комплекте ЭОР;
4. выполнять подготовку контрольных и самостоятельных работ (возможно, по вариантам), а также творческих заданий;
5. готовить поурочные планы, связанные с цифровыми объектами;
6. обмениваться результатами деятельности с другими учителями через Интернет и переносимую внешнюю память.

При проведении урока применение ЭОР НП позволяет:

1. демонстрировать подготовленные цифровые объекты через мультимедийный проектор;
2. использовать виртуальные лаборатории и интерактивные модели набора в режиме фронтальных лабораторных работ;
3. проводить компьютерное тестирование учащихся и помощь в оценивании знаний;
4. организовывать индивидуальную исследовательскую и творческую работу учащихся с ЭОР на уроке.

Использование ЭОР НП при подготовке учащимися домашних заданий позволяет:

1. повысить интерес у учащихся к предмету за счет новой формы представления материала;
2. проводить автоматизированный самоконтроль учащихся в любое удобное время;
3. использовать большую базу объектов для подготовки выступлений, докладов, рефератов, презентаций и т. п.;
4. оперативно получать дополнительную информацию энциклопедического характера;
5. развивать творческий потенциал учащихся в предметной виртуальной среде;
6. помогать ученику в организации изучения предмета в удобном для него темпе и на выбранном им уровне усвоения материала в зависимости от его индивидуальных особенностей восприятия;
7. приобщать школьников к современным информационным технологиям, формировать потребности в овладении ИТ и постоянной работе с ними.

Очевидно, что ожидать от информатизации повышения эффективности и качества образования можно лишь при условии, что новые учебные продукты будут обладать некоторыми инновационными качествами.

К основным инновационным качествам ЭОР относятся:

1. Обеспечение всех компонентов образовательного процесса:

1. получение информации;
2. практические занятия;
3. аттестация (контроль учебных достижений).

Заметим, что книга обеспечивает только получение информации.

2. Интерактивность, которая обеспечивает резкое расширение возможностей самостоятельной учебной работы за счет использования активно-деятельностных форм обучения.

Чтобы убедиться в этом, достаточно сравнить два типа домашних заданий: получить из книги описание путешествия, эксперимента, музыкального произведения или самому совершить виртуальное путешествие, провести эксперимент, послушать музыку с возможностью воздействовать на изучаемые объекты и процессы, получать ответные реакции, углубиться в заинтересовавшее, попробовать сделать по-своему и т.д.

3. Возможность более полноценного обучения вне аудитории.

Акцент на полноценность не случаен. Речь идет не о поиске и получении текстовой информации из удаленных источников. В конце концов, книги выписывали и в XVIII веке. Хотя шли они по России не минуты, а месяцы, на образовательных результатах это не сказывалось.

Полноценность в данном случае подразумевает реализацию «дома» (в Интернет-кафе, в библиотеке, у приятеля в гостях, в итоге – вне учебной аудитории) таких видов учебной деятельности, которые раньше можно было выполнить только в школе или университете: изучение нового материала на предметной основе, лабораторный эксперимент, текущий контроль знаний с оценкой и выводами, подготовку к ЕГЭ, а также многое другое, вплоть до коллективный учебной работы удаленных пользователей.

Хороший электронный образовательный ресурс обладает указанными выше инновационными качествами благодаря использованию новых педагогических инструментов.