2. Основные педагогические цели использования информационных технологий [5], [18], [43]

Информационные технологии используются для достижения следующих педагогических целей:

1. Развитие личности обучаемого, подготовки его к самостоятельной продуктивной деятельности в услови­ях информационного общества, включающей (помимо передачи информации и заложенных в ней знаний):

• развитие конструктивного, алгоритмического мышления благодаря особенностям общения с компью­тером;

• развитие творческого мышления за счет уменьше­ния доли репродуктивной деятельности;

• развитие коммуникативных способностей на осно­ве выполнения совместных проектов;

• формирование умения принимать оптимальные решения в сложной ситуации (в ходе компьютерных деловых игр и работы с программами-тренажерами);

• развитие навыков исследовательской деятельнос­ти (при работе с моделирующими программами и ин­теллектуальными обучающими системами);

• формирование информационной культуры, уме­ние обрабатывать информацию (при использовании текстовых, графических и табличных редакторов, ло­кальных и сетевых баз данных).

2. Реализация социального заказа, обусловленного информатизацией современного общества:

• подготовка специалистов в области информацион­ных технологий;

• подготовка обучаемых средствами педагогичес­ких и информационных технологий к самостоятельной познавательной деятельности.

3. Интенсификация всех уровней учебно-воспита­тельного процесса:

• повышение эффективности и качества обучения за счет применения информационных технологий;

• выявление и использование стимулов активиза­ции познавательной деятельности (возможно исполь­зование большинства перечисленных технологий - в зависимости от типа личности обучаемого);

• углубление межпредметных связей в результате использования современных средств обработки инфор­мации при решении задач по самым различным пред­метам (компьютерное моделирование, локальные и се­тевые базы данных).

Этими же педагогическими целями определяются и основные направления развития самих информационных технологий.

Особое внимание сегодня уделяется совершенствованию таких технологий, как:

технология повышения эффективности и качества процесса обучения благодаря дополнительным возмож­ностям познания окружающей действительности и са­мопознания, развития личности обучаемого;

технология управления учебно-воспитательным процессом, учебными заведениями, системой учебных заведений;

технология управляемого мониторинга (контроль, коррекция результатов учебной деятельности, компь­ютерное педагогическое тестирование и психодиагнос­тика);

коммуникационная технология, обеспечивающая распространение научно-методического опыта;

технология организации интеллектуального досу­га, развивающих учебных игр.

2. Мультимедийные технологии в образовании [7]

Мультимедийные технологии (мультимедиа от англ. multi - много, media - среда) являются одними из наиболее перспективных и популярных педагогичес­ких информационных технологий. Они позволяют со­здавать целые коллекции изображений, текстов и дан­ных, сопровождающихся звуком, видео, анимацией и другими визуальными эффектами (Simulation); вклю­чают в себя интерактивный интерфейс и другие меха­низмы управления.

Появление систем мультимедиа, безусловно, приве­ло к революционным изменениям в таких областях, как образование, компьютерный тренинг, во многих сферах профессиональной деятельности, науки, искусства, в компьютерных играх и т.д.

Возникновение систем мультимедиа подготовлено как требованиями практики, так и развитием теории. Однако резкий рывок в этом направлении, случивший­ся в последние несколько лет, объясняется, прежде все­го, развитием технических и системных средств. Это и прогресс в развитии ПЭВМ: сильно возросший объем памяти, быстродействие, графические возможности, характеристики внешней памяти, достижения в облас­ти видеотехники, лазерных дисков, а также их массо­вое внедрение. Важная роль принадлежит и разработке методов быстрого и эффективного сжатия / развертки данных.

Стандарт МРС (точнее, средства пакета программ Multimedia Windows - операционной среды для созда­ния и воспроизведения мультимедиа-информации) об­еспечивает работу с различными типами данных муль­тимедиа.

Мультимедиа-информация - это не только тради­ционные статистические элементы: текст, графика, но и динамические: видео-, аудио- и анимационные после­довательности.

Статистические графические изображения могут быть представлены с помощью векторной графики и растровых картинок. Человек воспринимает 95% по­ступающей к нему информации визуально в виде изо­бражения, т.е. графически. Такое представление ин­формации наглядно и легче воспринимается, чем чисто текстовое, хотя текст - это тоже графика. Однако из-за относительно невысокой пропускной способности ка­налов связи передача графических файлов по ним тре­бует значительного времени. Это заставляет разрабатывать технологии сжатия данных для хранения одно­го и того же объема информации с использованием меньшего количества бит.

Оптимизация (сжатие) - это представление гра­фической информации более эффективно, другими сло­вами, с «выжиманием воды» из данных.

Сетевую графику можно представить форматом файлов GIF (Graphics Interchange Format). GIF поддер­живает 24-битный цвет, реализованный в виде палит­ры, содержащей до 256 цветов. К особенностям этого формата относятся последовательность или перекрытие множества изображений (анимация) и отображе­ние с чередованием строк (Interlaced). Несколько на­страиваемых параметров GIF-формата дают возмож­ность управлять размером получаемого файла. Наибольшее влияние на размер файла оказывает глубина цветовой палитры. GIF-файл может содержать от 2-х до 256 цветов. Следовательно, меньшее количество цветов в изображении (глубина палитры) при прочих равных условиях означает и меньший размер файла. Другой параметр, влияющий на размер GIF-файла, - диффу­зия. Она создает плавный переход между различными цветами или отображает цвет, отсутствующий в палит­ре, благодаря смещению пикселей разного цвета. При­менение диффузии увеличивает размер файла, но за­частую это единственный способ более или менее адек­ватной передачи исходной палитры рисунка после ре­дуцирования. Другими словами, благодаря диффузии можно в большей степени урезать глубину палитры GIF-файл и тем самым достичь его «облегчения».

Видео и анимация. Сейчас, когда сфера использова­ния персональных компьютеров все расширяется, с по­мощью MPEG-сжатия объем видеоинформации можно значительно уменьшить без заметной деградации изо­бражения. Что такое MPEG?

MPEG - это аббревиатура от Moving Picture Experts Group. Эта экспертная группа функционирует под со­вместным руководством двух организаций - ISO (Орга­низация по международным стандартам) и IEC (Меж­дународная электротехническая комиссия). Официальное название группы - ISO/IEC JTS1 SC29 WG11. Ее задача - создание единых норм кодирования аудио- и видеосигналов. Стандарты MPEG применяются в тех­нологиях CD-i и CD-Video, являются частью стандарта DVD, активно эксплуатируются в цифровом радиове­щании, в кабельном и спутниковом ТВ, Интернет-ра­дио, мультимедийных компьютерных продуктах, в коммуникациях по каналам ISDN и других электро­нных информационных системах. Часто аббревиатура MPEG означает ссылку на стандарты, разработанные этой группой. На сегодня из них известны следующие:

MPEG-1, используемый для записи синхронизиро­ванных видеоизображения и звукового сопровождения на CD-ROM при максимальной скорости считывания около 1,5 Мбит/с. Качественные параметры видеодан­ных, обработанных MPEG-1, во многом аналогичны обычному VHS-видео, поэтому к этому формату прибе­гают в первую очередь там, где неудобно или непрак­тично использовать стандартные аналоговые видеоно­сители.

MPEG-2, предназначенный для обработки видеои­зображения, соизмеримого по качеству с телевизион­ным, при пропускной способности системы передачи данных 3-15 Мбит/с; профессионалы используют и большие потоки. В аппаратуре бывают потоки до 50 Мбит/с. На технологии, основанные на MPEG-2, пе­реходят многие телеканалы, сигнал, сжатый в соотве­тствии с этим стандартом, транслируется через телеви­зионные спутники. Применяется для архивации больших объемов видеоматериала.

MPEG-3 предназначался для систем телевидения высокой четкости (High-Defenition Television, HDTV) и со скоростями потока данных в 20-40 Мбит/с, но позже стал частью стандарта MPEG-2 и отдельно теперь не упоминается.

Кстати, формат МРЗ, который иногда смешивают с MPEG-3, применяется только для сжатия аудиоинформации, и полное название МРЗ - MPEG Audio Layer III.

MPEG-4 задает принципы работы с цифровым пред­ставлением медиа-данных для трех областей: интерак­тивного мультимедиа (в том числе продукты, распрос­траняемые на оптических дисках и через Сеть), графи­ческих приложений (синтетического континента) и цифрового телевидения.

В мире видео, созданный еще в конце 1980-х гг. формат MPEG-1, использовавшийся в VideoCD, в эпоху DVD был заменен более качественным MPEG-2, а но­вый стандарт MPEG-4, предложенный фирмой Micro­soft в 1999 г., и его модификация DivX дали возмож­ность размещать видеофильм хорошего качества на обычном компакт-диске; таким образом, форма хране­ния небольшой фильмотеки на обычном домашнем компьютере была практически разрешена.

Фильмы, записанные в формате MPEG-4, уже заво­евали заслуженную популярность у широкой аудито­рии пользователей ПК. Такие фильмы по качеству изо­бражения вполне успешно конкурируют с видеокассе­тами.

Годом рождения DVD-видеодисков следует, види­мо, считать 1994 г. Поначалу DVD - это было сокраще­ние от Digital Video Disc (цифровой видеодиск), позже он стал означать Digital Versatile (многофункциональ­ный) Disc. В 1996 г. были опубликованы спецификации DVD-ROM и DVD-видеоформатов (версия 1.0), а в конце 1996 г. в Японии уже продали первые DVD-плейеры.

Внешне DVD-диск напоминает CD. В самом деле, оба представляют собой диски диаметром 12 см и тол­щиной 1,2 мм. Аналогичны они и по принципам записи цифровой информации.

Главное преимущество DVD-дисков по сравнению с CD - более высокая информационная емкость.

Емкость DVD-диска - 4,7-17 ГБ (1 гигабайт (ГБ) - 10⁹ байт), а у CD-диска - 0,68 ГБ.

Для просмотра фильмов в формате MPEG-4 в качес­тве средства для поиска и воспроизведения аудио- и ви­деопрограмм можно применять Windows Media Plauer.

WMP 7.1 - новейшая официальная версия универ­сального проигрывателя от Microsoft. Новый Media Player - представляет собой еще более мощное средство для поиска и воспроизведения аудио- и видеопрог­рамм, чем предыдущие версии. Наряду с расширением возможностей самой программы, Microsoft создала и большое число так называемых скинов к ней - про­грамм, изменяющих интерфейс мультимедийного плейера. Кроме стандартного набора операций Win­dows Media Plauer 7, можно также прослушивать про­граммы Интернет-радио, скачивать аудиофайлы из Сети и записывать мультимедийные файлы на внешние устройства.

Звук. В последнее время особенно популярен стал формат представления аудиоинформации МРЗ. Разра­ботчики его учли, что далеко не вся информация звуко­вого сигнала является полезной и необходимой - боль­шинство слушателей ее не воспринимают. Поэтому оп­ределенную часть данных можно рассматривать как избыточную. Этой «лишней» информацией можно по­жертвовать без особого вреда для субъективного вос­приятия. Допустимая степень «очистки» находилась в результате многократных экспертных прослушива­ний. Причем стандарт позволяет в заданных пределах варьировать параметры кодирования - достигать мень­шей степени сжатия при лучшем качестве или, наобо­рот, допускать потери в восприятии ради более высоко­го коэффициента компрессии.

Созданный в 1995 г. формат аудиокомпрессии МРЗ давал возможность сократить объем звуковой инфор­мации в десятки раз. За форматом МРЗ последовали и иные алгоритмы сжатия - WMA, Liguid Audio, VQF и другие, поэтому компьютерный звук сегодня сделался самым обычным видом информации, наряду с текста­ми, электронными таблицами, базами данных и изо­бражениями.

Одним из популярных МРЗ/МР2 аудиоплейеров в настоящее время является ??? Win AMP.

Текст. В руководстве Microsoft много внимания уделяется средствам ввода и обработки больших масси­вов текста. Рекомендуются различные методы и про­граммы преобразования текстовых документов в раз­личные форматы хранения с учетом структуры доку­ментов, управляющих кодов текстовых процессоров или наборных машин, ссылок, оглавлений, гиперсвя­зей и т.п., присущих исходному документу. Возможна работа и со сканированными текстами, предусмотрены средства оптического распознания символов.

Сфера использования мультимедийных технологий очень широка, ею охватывается наука и техника, обра­зование, культура, бизнес, мультимедийные техноло­гии применяются в среде обслуживания при создании электронных гидов с погружением в реальную среду, мультитеках. До конца 1980-х гг. мультимедиа-техно­логии не получали широкого распространения в России ввиду отсутствия аппаратной и программной под­держки. В начале 1990-х гг. в нашей стране появились сравнительно недорогие мультимедиа-системы на базе IBM PC, и миф мультимедиа-технологий стал реаль­ностью. Одной из главных областей применения систем мультимедиа стало образование в широком смысле сло­ва, включая и такие направления, как видеоэнцикло­педии, интерактивные путеводители, тренажеры, си­туационно-ролевые игры и др.

Очень большие перспективы перед мультимедиа в медицине: базы знаний, методики операций, каталоги лекарств и т.п. В бизнесе фирмы по продаже недвижи­мости уже эксплуатируют технологию мультимедиа для создания каталогов продаваемых домов - покупа­тель может увидеть на экране дом в разных ракурсах, совершить интерактивную видеопрогулку по всем по­мещениям, ознакомиться с планами и чертежами. Тех­нологические мультимедиа в большом почете у воен­ных. Так, Пентагон внедряет программу перенесения на интерактивные видеодиски всей технической, экс­плуатационной и учебной документации по всем систе­мам вооружений, создания и массового использования тренажеров на основе таких дисков.

Быстро возникают фирмы, специализирующиеся на производстве изданий гипермедиа-книг, энциклопе­дий, путеводителей.

Весьма вероятными выглядят работы по внедрению элементов искусственного интеллекта в систему муль­тимедиа. Они позволили бы «чувствовать» среду обще­ния, адаптироваться к ней и оптимизировать процесс общения с пользователем; они смогли бы подстраивать­ся под читателей, анализировать круг их интересов, по­мнить вопросы, вызывающие затруднения, и могли бы сами предложить дополнительную или разъясняющую информацию. Системы, понимающие естественный язык, распознаватели речи еще более расширили бы возможности взаимодействия с компьютером.

Развитием идей мультимедиа являются технологии компьютерной виртуальной реальности. В этом случае с помощью специальных экранов, датчиков, шлемов, перчаток и т.п. полностью моделируется управление, например, самолетом, так что у обучаемого возникает полная иллюзия того, что он находится в кабине самолета и им управляет

Еще одна быстроразвивающаяся, удивительная, фантастически нами воспринимаемая область приме­нения компьютеров, в которой важную роль играет технология мультимедиа, - это системы виртуальной, или альтернативной реальности, а также близкие к ним системы «телеприсутствия». Посредством специ­ального оборудования - системы с двумя миниатюрны­ми стереодисплеями, квадранаушниками, специаль­ных сенсорных перчаток и даже костюма - вы можете «войти» в сгенерированный или смоделированный компьютером мир (а не заглянуть в него через плоское окошко дисплея), повернув голову, взглянуть налево или направо, двинуться дальше, вытянуть руку вперед и увидеть ее в этом виртуальном мире; можно даже под­нять какой-либо виртуальный предмет (почувствовав при этом его тяжесть) и поместить его в другое место; можно таким образом строить, создавать этот мир изнутри.

Бурно развивающееся направление - мультимедиа в телекоммуникациях. Многие крупные фирмы актив­но разрабатывают коммуникации на основе волок­но-оптических сетей стандарта ISDN. Спектр возмож­ных применений весьма широк - от заказа товара по мультимедиа-каталогу и просмотра заказной телепере­дачи до выбора нужной книги и участия в мультиме­диа-телеконференции.

Итак, если подводить итоги, то следует отметить, что:

1) мультимедия-технологии предназначены для со­здания продукта, содержащего коллекции изображений, текстов и данных, сопровождающихся звуком, ви­део, анимацией и другими визуальными эффектами;

2) мультимедиа-информация включает в себя не только традиционные статистические элементы: текст, графику, но и динамические: видео-, аудио- и анимаци­онные последовательности;

3) MPEG - это экспертная группа, задача которой - разработка единых норм кодирования аудио- и видео­сигналов;

4) MPEG-1 разработаны для записи синхронизиро­ванных видеоизображений и звукового сопровождения на CD-ROM с учетом максимальной скорости считыва­ния около 1,5 Мит/с;

5) MPEG-2 предназначен для обработки видеоизоб­ражения, соизмеримого по качеству с телевизионным, при пропускной способности системы передачи данных в пределах от 3 до 15 Мбит/с.

12