double arrow

Лекция №2 «Аппаратные средства и программное обеспечение реализации информационных процессов в образовании»

Цели:

Образовательные:

- Способствовать формированию системы знаний, умений и навыков в сфере информационных и коммуникационных технологий используемых в образовании.

- Познакомить с аппаратными средствами ИКТ.

- Познакомить с нормативно-правовой базой по вопросам использования и создания программных продуктов и информационных ресурсов.

- Познакомить с педагогическими технологиями, эффективными в виртуальном пространстве.

- Развивающие:

- Развивать и стимулировать исследовательскую деятельность студентов.

- Способствовать развитию коммуникации в виртуальном пространстве.

- Воспитательные:

- Формировать мотивацию к информационной педагогической деятельности.

- Воспитывать ответственность за результаты своей деятельности.

I. Аппаратные средства реализации информационных процессов в образовании.

II. Тенденции развития электронной вычислительной техники, как средств управления информацией. Технологии обработки информации.

III. Варианты использования основных видов программного обеспечения: прикладного, системного, инструментального в образовательном процессе.

IV. Внедрение открытого программного обеспечения. Кодирование и современные форматы аудиовизуальной информации.

I. Аппаратные средства реализации информационных процессов в образовании.

Все средства ИКТ, применяемые в системе образования можно разделить на два типа: аппаратные и программные.

Аппаратные средства:

К аппаратным средствам информационных процессов относят комплекс электронных, электрических и механических устройств. Главным аппаратным и универсальным средством является компьютер.

Компьютер- универсальное устройство обработки информации.

Принтерпозволяет фиксировать на бумаге информацию, найденную и созданную учащимися или учителем для учащихся. Для многих школьных применений желателен цветной принтер.

Проектор повышает уровень наглядности в работе учителя, а также возможность представлять учащимся результаты своей работы всему классу.

Проектор — световой прибор, перераспределяющий свет лампы с концентрацией светового потока на поверхности малого размера или в малом объёме. Проекторы являются в основном оптико-механическими или оптическо-цифровыми приборами, позволяющими при помощи источника света проецировать изображения объектов на поверхность, расположенную вне прибора — экран. Появление проекционных аппаратов обусловило возникновение кинематографа, относящегося к проекционному искусству.

Телекоммуникационный блок дает доступ к российским и мировым информационным ресурсам, позволяет вести дистантное обучение и переписку с другими школами.

Устройства для ввода текстовой информации и манипулирования экранными объектами- клавиатура и мышь Особую роль соответствующие устройства играют для учащихся с проблемами двигательного характера, например, с ДЦП.

Устройства для записи (ввода) визуальной и звуковой информации (сканер, фотоаппарат, видеокамера, аудио- и видеомагнитофон) дают возможность непосредственно включать в учебный процесс информационные образы окружающего мира.

Устройства регистрации данных (датчики с интерфейсами) существенно расширяют класс физических, химических, биологических, экологических процессов, включаемых в образование при сокращении учебного времени, затрачиваемого на рутинную обработку данных.

Управляемые компьютером устройства дают возможность учащимся различных уровней способностей освоить принципы и технологии автоматического управления.

Электросвязь среда для передачи информации с помощью электромагнитных сигналов, например, по проводам, волоконно-оптическому кабелю или по радио.

Внутриклассная и внутришкольная сети позволяют более эффективно использовать имеющиеся информационные, технические и временные (человеческие) ресурсы, обеспечивают общий доступ к глобальной информационной сети

Аудио-видео средства обеспечивают эффективную коммуникативную среду для воспитательной работы и массовых мероприятий.

Регистрирующее устройство (регистратор) — прибор для автоматической записи на носитель информации данных, поступающих с датчиков или других технических средств. В измерительной технике — совокупность элементов средства измерений, которые регистрируют значение измеряемой или связанной с ней величины. В регистрирующих устройствах обычно предусматривается возможность привязки записываемых значений параметров к шкале реального времени. Кроме регистрирующих устройств для записи данных, существуют также устройства регистрации аудиовизуальной информации (магнитофоны, видеомагнитофоны, фото- и кино- и видеокамеры и т. д.).

Регистрирующие устройства могут представлять собой неотъемлемые функциональные узлы измерительных приборов, установок, блоки в составе информационных, измерительных, контрольных систем, комплексов, либо самостоятельные устройства. Это способствует развитию коммуникационных способностей учащихся, развитию умений моделировать задачу или ситуацию, формирование умений осуществлять экспериментально–исследовательскую деятельность. Регистрирующие устройства позволяют осуществлять контроль с диагностикой ошибок и с обратной связью.

II. Тенденции развития электронной вычислительной техники, как средств управления информацией. Технологии обработки информации.

В настоящее время глубоко стали развиваться компьютерные сети. С помощью них можно осуществить практически любой способ передачи информации. Помимо традиционных информационных технологий, таких как почта, факс, телефон, которые и раньше использовались в процессах информационного обмена, начинают все шире применяться электронная почта, Интернет, телеконференции, видеоконференции, мультимедийные средства.

Программные средства:

Общего назначения и связанные с аппаратными (драйверы и т. п.) дают возможность работы со всеми видами информации.

Источники информации - организованные информационные массивы энциклопедии на компакт-дисках, информационные сайты и поисковые системы Интернета, в том числе специализированные для образовательных применений.

Виртуальные конструкторы позволяют создавать наглядные и символические модели математической и физической реальности и проводить эксперименты с этими моделями.

Тренажеры позволяют отрабатывать автоматические навыки работы с информационными объектами: ввод текста, оперирование с графическими объектами на экране и пр.

Тестовые среды позволяют конструировать и применять автоматизированные испытания, в которых учащийся полностью или частично получает задание через компьютер, и результат выполнения задания также полностью или частично оценивается компьютером

Комплексные обучающие пакеты (электронные учебники) - сочетания программных средств перечисленных выше видов - в наибольшей степени автоматизирующие учебный процесс в его традиционных формах, наиболее трудоемкие в создании, наиболее ограничивающие самостоятельность учителя и учащегося.

Информационные системы управления обеспечивают прохождение информационных потоков между всеми участниками образовательного процесса: учащимися, учителями, администрацией, родителями, общественностью.

Экспертные системы - программная система, использующая знания специалиста-эксперта для эффективного решения задач в какой-либо предметной области.

III. Варианты использования основных видов программного обеспечения: прикладного, системного, инструментального в образовательном процессе.

Электронная почта (E-mail) является одним из наиболее удобных, простых и быстрых способов передачи информации. Основываясь на сетевом использовании компьютеров, дает возможность пользователю получать, хранить и отправлять сообщения своим партнерам по сети. С помощью электронной почты можно организовать практически мгновенную доставку файлов с необходимой информацией.

В образовательном процессе электронная почта может использоваться для доставки учебных материалов как одному, так и многим обучаемым, для обеспечения обратной связи с образовательным учреждением, с преподавателем-консультантом, для общения обучаемых друг с другом.

Электронное письмо представляет собой предназначенный для пересылки текстовый файл. Он состоит из заголовка, в котором содержится адрес студента или преподавателя, и собственно текста письма: вопросы по изучаемой теме, ответы на них, ответы на тесты или самостоятельно выполненное контрольное задание. Служба электронной почты позволяет присоединять к письму файлы любого формата, размером, как правило, не более 0,5–1 Мбайта.

На основе электронной почты возможна автоматическая рассылка информации (mail-list), доска объявлений типа Bulletin Board System (BBS), off-line конференции типа «эхо» FidoNet.

В Интернете широко распространены такие средства общения, как чаты. Английское слово chat обозначает «разговор, беседа».

У электронной почты имеется один существенный недостаток: она обеспечивает однонаправленную связь. Для обеспечения двухсторонней связи потребуется многократно посылать и принимать сообщения по электронной почте общающимся между собой пользователям. Однако, являясь дешевым и доступным средством коммуникации людей, электронная почта широко используется в системе дистанционного обучения.

Web-серверы сети Internet. Известно, что Internet — это самая большая и мощная компьютерная сеть в мире. Совокупность Web-серверов этой сети образует «всемирную паутину» WWW (World Wide Web), которая представляет собой универсальную информационную среду с мировыми информационными ресурсами.

Работает она по принципу «клиент — сервер». Одна программа — «сервер» — занимается хранением и передачей информации по запросу других компьютеров; вторая – «клиент» — устанавливается на компьютере пользователя и служит для посылки запросов на WWW-сервер, получения и отображения полученной информации на компьютере пользователя. При этом соединение между WWW-сервером и клиентом одноразовое: получив запрос от клиента и выдав ему документ, сервер прерывает связь.

Система компьютерных сетей Интернет использует для взаимодействия стандартные протоколы TCP/IP. Протокол TCP (Transfer Control Protocol) описывает, каким образом два подключенных к Интернету компьютера могут установить связь друг с другом с подтверждением этой связи. Протокол IP (Internet Protocol) описывает, как подключенный к Интернету компьютер должен разбивать данные на пакеты для передачи по сети и каким образом эти пакеты должны адресоваться, чтобы их можно было доставить по месту назначения; подтверждения установления связи этот протокол не предусматривает.

В Интернете имеются два основных средства поиска информации, реализующие разные методы, но единые в своих целях: каталоги и поисковые серверы (поисковые машины).

Каталоги Интернета — это средства хранения коллекций ссылок на различные сетевые ресурсы, в первую очередь на документы WWW. Пользователь лишь должен найти интересующий его вопрос в каталоге. Каталоги имеют иерархически организованную систематическую структуру. Они обеспечивают такой сервис, как поиск по ключевым словам в своей базе данных, представление списков последних поступлений. Поисковые серверы — это выделенные компьютеры, которые автоматически просматривают ресурсы сети Интернет. Пользователь сообщает поисковому серверу фразу или набор ключевых слов, описывающих интересующую его тему. В ответ на такой запрос сервер сообщает пользователю список соответствующих ресурсов. Среди наиболее востребованных поисковых серверов: Yandex, Rambler, Google.

Если стандарты и протоколы Интернета используются внутри корпоративной сетью, то такая сеть называется интранетом. Создание подобных серверов в учебных заведениях предоставляет доступ к информационным ресурсам этих заведений. На Web –серверах учебные заведения могут предоставлять необходимые сведения для организации учебного процесса (расписание занятий, график проведения консультаций и т. д.), структурированную учебную информацию по учебным дисциплинам, ссылки на полезные информационные ресурсы (электронные библиотеки, образовательные порталы и т. п.).

С помощью Web-сервера легко осуществить распространение учебного материала; организовать групповую работу в сети; предоставить возможность интерактивного взаимодействия слушателя с обучающими программами; обеспечить работу в локальной сети учебного заведения.

В настоящее время большинство учебных заведений не мыслит себе дальнейшего развития дистанционного обучения без использования Web-серверов.

Телеконференции являются активной формой групповой работы, позволяя организовать обсуждение вопросов и обмен мнениями студентов между собой и с преподавателями. Телеконференции (теле – от греческого «далеко») могут служить основой для ведения учебной работы на расстоянии. И неважно, в какой информационной среде и какими техническими средствами (электронная почта, Web-сервер и т. п.) они организованы. Важно другое: телеконференции позволяют организовать публичные обсуждения различных вопросов; устроить обмен мнениями среди слушателей; наконец, устранить состояние полной изолированности каждого обучаемого. Телеконференции организуются следующим образом. На специальном сервере хранятся сообщения по определенной тематике. Пользователи (студенты и студенты) могут читать эти сообщения и отправлять свои сообщения в интересующий их раздел. Материалы хранятся в удобной для работы форме, их можно дополнять, изменять, сохранять. Они доступны в любое время в течение продолжительного периода.

Существуют телеконференции заочные, так называемые «off-line», и очные — «on-line», позволяющие проводить дискуссию в реальном режиме времени. Интерактивное общение пользователей в режиме «on-line» реализуется с помощью системы IRC (Internet Relay Chat). Эта система предназначена для бесед в режиме реального времени и существует благодаря высокой скорости передачи информации в сети Internet. При работе в этой системе пользователь на одной части экрана монитора видит постоянно поступающую информацию по выбранной теме, а в другой может помещать в эту же группу свои сообщения, которые тут же поступают на дисплеи всех остальных участников группы.

Таким образом, телеконференции могут стать, а в ряде случаев уже являются, мощными педагогическими и психологическими средствами в системе дистанционного обучения.

Видеоконференции. Современные компьютерные сети предоставляют возможность организации сеансов видеосвязи. В этом случае участники видеоконференции имеют возможность в режиме реального времени обмениваться видео- и аудиоинформацией, а также передавать различные электронные документы, включающие текст, таблицы, графики, компьютерную анимацию, видеоматериалы. Настольные видеоконференции, использующие миниатюрные видеокамеры, подключенные к компьютеру, могут быть использованы для индивидуальных консультаций, проведения семинаров и дискуссий в небольших (до 4–5 человек) группах. Такие видеоконференции легко организовать в сети Internet для этого необходимо лишь иметь соответствующим образом оборудованный компьютер. И если сегодня не всякий российский гражданин может позволить себе оборудовать подобным образом свой домашний компьютер, то оснастить таким оборудованием один или несколько компьютеров в учебно-консультационных пунктах или представительствах учебного заведения в других городах и регионах не представляет никакой сложности.

Для больших аудиторий проведение видеоконференции требует мощного проектора и большого экрана, либо больших по размерам телевизионных или компьютерных мониторов.

Видеоконференция по так называемым каналам ISDN (Integrated Service Digital Network – цифровая сеть с интеграцией услуг) обладает гораздо большими педагогическими возможностями. Эта сеть, подобная телефонной, но может одновременно с высокой скоростью и качеством передавать голос, текст и видеоданные. Сегодня эта услуга доступна населению многих городов страны. Она позволяет организовать не только групповую работу с большим числом участников, но и обеспечивает возможность совместного управления экраном компьютера, а именно, создание чертежей и рисунков, одновременную корректировку их с помощью светового пера и с той и с другой стороны, предъявление и передачу фотографического и рукописного материала.

Видеоконференция по цифровому спутниковому каналу дает высокое качество передаваемого видеоизображения. Из-за высокой стоимости эта технология используется в основном в больших аудиториях для проведения обзорных лекций с привлечением крупных специалистов и для учебных и коллективных обсуждений итогов курсов и образовательных программ.

Мультимедиа. Этим словом объединяют информационные технологии, сочетающие различные средства отображения информации: текст, звук, рисунки, чертежи, фотографии, видео, анимацию, трехмерное изображение. Использование мультимедийных технологий в образовании умножает педагогические возможности преподавателей учебного заведения, делает процесс обучения более наглядным, создает дополнительную мотивацию у обучаемых к изучению материала.

Самыми популярными мультимедийными средствами являются, пожалуй, анимация и видео. Анимация, наподобие мультипликационных фильмов, позволяет показывать динамику различных процессов, происходящих в устройствах, приборах, схемах. Видеоматериалы из реальной жизни, вставленные в учебные материалы, дают возможность лучше иллюстрировать конкретные процессы, явления, действия, технологии и т. п.

IV. Внедрение открытого программного обеспечения. Кодирование и современные форматы аудиовизуальной информации.

Открытое программное обеспечение (англ. open-source software) — программное обеспечение с открытым исходным кодом. Исходный код таких программ доступен для просмотра, изучения и изменения, что позволяет пользователю принять участие в доработке самой открытой программы, использовать код для создания новых программ и исправления в них ошибок — через заимствование исходного кода, если это позволяет совместимость лицензий, или через изучение использованных алгоритмов, структур данных, технологий, методик и интерфейсов. В настоящее время открытое программное обеспечение не получило широкого распространения в России, среди причин чему называют широкое нелегальное распространение собственнического программного обеспечения.

Однако, решениями Правительства и президента РФ Дмитрия Анатольевича Медведева, российское открытое программное обеспечение в 2008 году внедрено во всех школах Российской Федерации и будет установлено во всех государственных и бюджетных организациях для обеспечения национальной безопасности в сфере ИТ.

Открытое программное обеспечение может свободно устанавливаться и использоваться во всех школах, офисах, вузах и на всех личных компьютерах и во всех государственных, бюджетных и коммерческих организациях и учреждениях России и в странах СНГ, согласно открытому лицензионному соглашению GNU. Решением Правительства Российской Федерации в марте 2008 года, все средние школы России получили базовые пакеты лицензионного собственнического программного обеспечения для обучения компьютерной грамотности, основам информатики и новым информационным технологиям с операционными системами Windows.

В трёх регионах России в 2008 году развёрнуты работы по внедрению и использованию в средних школах базовых пакетов программ для кабинетов информатики и вычислительной техники и начата подготовка учителей и преподавателей информатики технологии работы с открытым программным обеспечением в среде Windows и Linux.

Согласно Доктрине информационной безопасности РФ, обучение компьютерной грамотности и информатике должно сопровождаться правовым ликбезом в обучении защите информации в ЭВМ, защите от компьютерных вирусов, порно-сайтов и обеспечению информационной безопасности в локальных и глобальных сетях ЭВМ на базе лицензионного и свободного открытого программного обеспечения.

Российские разработчики в основном помогают развитию англоязычных проектов или выпускают локализованные редакции международных проектов (например, OpenOffice Pro на базе OpenOffice.org). Крупных российских проектов с открытыми кодами немного (например, FAR Manager, DriverPack Solution, 7-Zip). Небольшие программы чаще бывают только бесплатными, без открытия исходных кодов (например, Aimp, Light Alloy).

Под информационными технологиями понимается процесс, использующий совокупность средств и методов сбора, обработки и передачи данных (первичной информации) для получения информации нового качества о состоянии объекта, процесса или явления (информационный продукт). Основная цель использования информационных технологий производство информации для ее последующего анализа и принятия пользователем соответствующих решений.

Существуют специальные, так называемые, инструментальные средства создания мультимедийных фрагментов. Это аппаратные и программные средства, которые образуют студию-мультимедиа.

Кодирование и современные форматы аудиовизуальной информации.

В компьютерной музыке используется аббревиатура MIDI, которая расшифровывается как Musical Instrument Digital Interface (Цифровой интерфейс музыкальных инструментов). Имеется стандарт, описывающий основные используемые инструменты, – GM (General MIDI – единый MIDI). В стандарте описаны пятнадцать групп мелодических инструментов и одна группа ударных инструментов.

Значительно лучшее качество звучания дают волновые таблицы (Wave Table). В таблице записаны закодированные звуки реальных инструментов. При этом используется метод кодирования амплитуды звукового сигнала через короткие промежутки времени. Однако волновые таблицы могут занимать много места в памяти.

Чтобы уменьшить объем, занимаемый цифровыми аудиоданными, применяют различные методы сжатия информации, в частности алгоритмы MPEG. Например, применение сжатия по алгоритму MPEG-1 Layer 3 (МР3) позволяет уменьшить объем данных более чем в десять раз, при сохранении качества звука, близкого к audio-CD. Наряду с МР3 применяется формат сжатия по стандарту WMA (Windows Media Audio), поддерживаемый последними версиями операционных систем Windows.

За воспроизведение и запись звука в компьютерах отвечают специальные звуковые адаптеры. Звуковой адаптер содержит еще один специализированный процессор, тем самым освобождая основной процессор от функций по управлению воспроизведением звука.


Сейчас читают про: