Дистанционные образовательные технологии на примерах использования различных прикладных программ

Аннотация

В статье рассмотрены примеры реализации дистанционных образовательных технологий и системы для построения компьютерных обучающих программ.

Полный текст

В учебном процессе в зависимости от сложности изучаемого курса его лекции могут дополняться лабораторными и расчетно-графическими работами, практическими занятиями, самостоятельной работой - все это должно быть представлено в учебно-методическом комплексе (УМК). Рассматривая конкретную учебную дисциплину, УМК считают хорошо сбалансированным, если в их составе представлены различные компоненты элементов изучения, позволяющие проводить все виды учебных занятий, в том числе курсы лекций (изучающие теоритические основы данной дисциплины), практические занятия, компьютерное моделирование отдельных элементов, узлов и др. Кроме того, в УМК должны быть представлены различные виды контроля степени усвоения изучаемого материала [1]. В зависимости от используемых при подготовке специалистов рассматривают два типа учебно-методических комплексов [2]: централизованный и децентрализованный (распределенный). Для первого типа УМК совокупность образовательных услуг предоставляется одним учебным заведением и гарантирует доступ к ресурсам на определенных условиях. Второй тип УМК характерен для современных дистанционных образовательных технологий (ДОТ), так как в соответствии с нормативными документами Федерального агентства по образованию допускается практически любое соотношение очных и дистанционных технологий. ДОТ можно представить в форме информационно-образовательной среды - системы организованной совокупности средств передачи данных и информационных ресурсов, аппаратно- программного и организационно-методического обеспечения, ориентированной на удовлетворение образовательных потребностей [3] . Пример структуры такой информационно-образовательной среды приведен на рисунке 1. Рисунок 1. Информационно - образовательная среда [3] Как показано на рисунке, информационно-образовательная среда как система представляет собой комплекс программных средств с модульной структурой, обеспечивая возможности индивидуального и группового дистанционного обучения. Этот комплекс включает: · модуль регистрации различных типов пользователей; · модуль администрирования учебного процесса; · модуль структуризации учебного материала; · модуль контроля знаний; · систему обмена потоками информации между модулями и элементами системы; · систему организации сбора и обработки статистической информации; · систему организации многонаправленных потоков информации между всеми типами пользователей; · интерфейс для каждой категории пользователей. Рассматривая дистанционное образование как комплекс образовательных услуг, базирующийся на средствах обмена информацией на расстоянии, выделим основным модуль структуризации учебного материала (рисунок 1).С точки зрения практической подготовки инженеров важным фактором служит наличие в этих комплексах автоматизированного лабораторного оборудования, которое может работать под управлением обучаемых с удаленных рабочих мест, подключенных к глобальной или локальной сетям. Примерами систем для проведения лабораторных работ с удаленного компьютера являются системы ИНДУС (интерактивная диалоговая удаленная система) и АЛПУД (автоматизированный лабораторный практикум с удаленным доступом) [4]. Сервер «Автоматизированные лабораторные практикумы с удалённым доступом по общетехническим и специальным дисциплинам инженерного образования» создан и поддерживается ГОУВПО «МГТУ им. Н.Э. Баумана» и ГОУВПО «МЭИ (ТУ)» в рамках Государственного контракта № 780 от 30.09.2005 г. Сервер поддерживает функции не только хранилища, но и среды использования электронных образовательных ресурсов в учебных целях. Он обеспечивает оперативное взаимодействие территориально распределённых пользователей с образовательными ресурсами, находящимися непосредственно в составе сервера, либо через его административные возможности - с образовательными ресурсами различных учебных заведений, включая доступ к территориально распределённым техническим средствам учебных лабораторий. Технические характеристики системы:1. Сервер: Pentium 4 - 3 ГГц, ОЗУ 1 Гб, Накопитель 160 Гб RAID.2. Операционная система сервера: WindowsServer 2003 с поддержкой технологии Интернет-приложений ASP.NET.3. Web-приложения, выполняемые на сервере, обеспечивают подключения клиентов с использованием Интернет-обозревателей InternetExplorer, Netscape (Mozilla), Opera.4. Пропускная способность сервера не менее 50 запросов в секунду.5. Информационная емкость сервера не менее 10 Гбайт. Структура сервера обеспечивает возможность последовательного наращивания следующих видов образовательных ресурсов: · автоматизированных лабораторных практикумов удалённого сетевого доступа; · уникального лабораторного и научного оборудования сетевого доступа; · программно-аппаратных инструментальных средств разработки современного автоматизированного лабораторного оборудования; · свободно распространяемых открытых программных кодов, способствующих эффективному освоению технологий коллективного сетевого доступа к удалённому лабораторному оборудованию. Для комплексных практикумов, включающих в себя также и этапы математического моделирования, в сценариях выполнения дополнительно предусматриваются: · теоретическое изучение особенностей выбранного объекта с использованием универсальных или специальных математических моделей; · экспериментальная проверка результатов моделирования с возможностью уточнения параметров математической модели; · математическая обработка результатов моделирования и эксперимента с применением современных математических пакетов. Известной программной средой дистанционного обучения, позволяющей разрабатывать и вести электронные курсы как в дистанционном режиме, так и в качестве поддержки очного обучения, является Moodle. Система управления процессом обучения Moodle (Modular Object-Oriented Dynamic Learning Environment - модульная объектно-ориентированная динамическая среда обучения) относится к свободному программному обеспечению и рассматривается с открытым программным кодом [6]. Система используется во многих университетах мира и переведена на 75 языков. Её преимущество состоит в том, что любой преподаватель, предварительно пройдя небольшой период обучения, может создавать электронные учебные курсы практически любой сложности. При этом любой курс может содержать следующие элементы: веб-страницы, файлы мультимедиа, форумы, глоссарии, тесты, задания и многое другое. Информационные ресурсы системы Moodle разбиты на две большие категории: ресурсы и элементы курса. Они добавляются с помощью двух селекторов: «Добавить ресурс» или «Добавить элемент курса». Рисунок 2. Этапы редактирования курса в системе Moodle Ресурсы и элементы - это структурные «кирпичики» учебного содержания курса. Преподаватель размещает их на курсе по своему плану и, тем самым, создает информационно - образовательную среду для студента. Ресурсы - это тексты, рисунки, файлы, презентации или ссылки на Интернет-сайт и т.д. По отношению к ресурсам студент выступает в пассивной роли потребителя информации. Элементы - это учебные инструменты, с помощью которых организуется интерактивное общение: задания, опросы, тесты, форумы и т. д. По отношению к элементам студенты выступают в активной роли. Они должны не только изучить материал, но и провести какие-то действия, в том числе решить поставленную задачу, проанализировать все полученные решения и выбрать лучшее. Этапы редактирования курса приведены на рисунке 2. Практические возможности системы Moodle Университета Машиностроения (МАМИ) опробованы в учебном курсе «Математическое моделирование в технике» в разделе « Статическое моделирование с итерациями по диаметрам элементов гидравлической системы робота манипулятора» [7]. Ниже на рисунках 3, 4 и 5 приведены этапы обучения курса по заданной теме, разработанный интерфейс и элементы процесса обучения (виды насосов) соответственно. Разработанное программное обеспечение предназначено для изучения дисциплины студентами очного и дистанционного форм обучения. Рисунок 3. Этапы обучения курса по заданной теме Рисунок 4. Разработанный интерфейс Рисунок 5. Элементы процесса обучения (виды насосов)