Создание и технологическая проработка информационного базиса системы дистанционного обучения

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Дистанционное обучение и управление учебным процессом

1.1 Современное состояние и перспективы развития дистанционного обучения

1.2 Требования к образовательным стратегиям в контексте телекоммуникационных технологий

1.3 Инструментальные программно-технические средства проектирования дистанционных обучающих систем

1.4 Средства телекоммуникационных технологий

2. Математическое и программное обеспечение формирования информационного базиса в системе дистанционного обучения

2.1 Создание информационно-образовательной среды системы дистанционного обучения

2.2 Моделирование информационного базиса СДО с использованием цепей Маркова

2.3 Оптимизация блочно-модульной структуры информационного базиса адаптивно-обучающих систем

3. Информационно-технологическое обеспечение оценки качества дистанционного обучения

3.1 Структура образовательного мониторинга в регионе

3.2 Модель оценки качества обучения

3.3 Разработка комплексного аппаратно-программного обеспечения образовательного мониторинга

Заключение

Список использованной литературы

Введение

Актуальность исследования. Интенсивное развитие информационных технологий оказывает влияние на традиционные формы образования и образовательные услуги. Перемены, на пороге которых мы находимся, предполагают изменение существующих подходов к образованию. Поддержание статуса профессионала обязывает специалиста быть в курсе новых событий, технологий и достижений. В силу постоянно меняющейся картины на рынке труда, многие люди вынуждены кардинально менять свою специальность или приобретать дополнительные знания.

В современных экономических условиях возник ряд серьезных проблем для высшей профессиональной школы, связанных с резким увеличением спроса на образование, значительно превосходящим возможности вузов, и необходимостью сохранения качества образования при возрастающем объеме и усложнении знаний. Развитие информационно-коммуникационной инфраструктуры в Республике создало реальные предпосылки для использования технологий дистанционного обучения. На этой основе возможна разработка информационно-образовательной среды, способной обеспечить эффективное образование и переподготовку кадров за счет широкого доступа учащихся и преподавателей к высококачественным электронным образовательным информационным ресурсам, организации индивидуальных траекторий обучения, проведения непрерывного мониторинга качества полученных знаний, перехода к системе открытого образования на основе интерактивных дистанционных технологий обучения.

Значительная протяженность территории и сосредоточенность ведущих педагогических кадров в крупных городах делает ограниченным доступ широкой аудитории пользователей к традиционным образовательным ресурсам, что вызывает необходимость разработки и использование автоматизированных информационно-обучающих систем (АИОС) и их размещение в сети Интернет. Построение и проектирование АИОС в значительной степени должно ориентироваться на Internet-технологии. В настоящее время число Internet пользователей в республике составляет от 10% до 25% в зависимости от региона и по прогнозам специалистов может увеличиться в течение ближайших 5 лет до 50%, что связано с наметившимся экономическим ростом и уменьшением стоимости подключения (за счет увеличения числа пользователей). Использование информационных технологий является одним из приоритетных направлений в управлении учебным процессом и обеспечении качества образования и в этой связи можно упомянуть работы казахстанских ученых Сыздыкова Д.Ж., Сарыпбекова Ж.С., Тукеева У.А., Мутанова Г., Баймухамедова М.Ф. , а также зарубежных ученых Дьячко А.Г., Башмакова И.А., Савельева А.Я. (один из первых, кто начал исследования по использованию АИОС в обучении), Довгяло А.М., Растригина А.Л., Леоновой Н.М. и ряда других авторов.

Сегодня определенную важность представляет задача организации эффективного непрерывного многоуровневого контроля за качеством обучения, соблюдением требований образовательных стандартов. В свете требований государственных образовательных стандартов, задача разработки системы образовательного мониторинга является актуальной. Реализации такого рода систем получили название комплексного образовательного мониторинга.

Наибольшую эффективность образовательный мониторинг позволяет достичь на региональном уровне. Региональный уровень образовательной системы характеризуется достаточно большим количеством входящих в него учреждений, их типовым разнообразием.

Основной задачей образовательного мониторинга регионального уровня являете своевременное выявление несоответствия качества знаний учащихся региона требованиям государственного стандарта. Для этого организуется непрерывный контроль текущего уровня знаний учащихся региона при обязательном требовании минимального вмешательства в сложившийся учебный процесс. Кроме того, технология образовательного мониторинга предусматривает организацию параллельных целевых срезовых и диагностических исследований для получения более точных и обоснованных данных для управленческого анализа. Сейчас, когда требования государственных образовательных стандартов находятся в завершающей стадии подготовки, задача разработки системы образовательного мониторинга регионального уровня является актуальной.

Проблеме автоматизации дистанционной технологии обучения, формирования информационного базиса в интерактивных адаптивно-обучающих системах, проектируемых на основе современных принципов построения моделей курсов (учебно-методических материалов (УММ) информационного базиса), позволяющих унифицировать требования к их блочно-модульной структуре, последовательности представления компонентов ИБ УММ, упаковке курсов в уникальные оболочки и среды, уделяется в настоящее время серьезное внимание.

Все выше сказанное и обуславливает выбор темы дипломного исследования и определяет ее актуальность.

Цель исследования.

Целью дипломной работы является создание и технологическая проработка информационного базиса системы дистанционного обучения, разработка адаптивных методов и моделей дистанционного обучения, разработка и практическая реализация комплекса эффективного информационно-технологического обеспечения образовательного мониторинга регионального уровня.

Задачи исследования.

В соответствии с целью исследования в работе ставятся следующие задачи:

- выполнить анализ литературы и исследование практического состояния дистанционного обучения в сфере высшего и среднего профессионального образования;

- разработать концепцию информационной среды непрерывного образования на основе системы дистанционного обучения, методику и технологии ее использования;

- формализовать процесс интерактивного обучения на основе концепции цепей Маркова и разработать на ее базе модели оптимизации формирования информационного базиса интерактивных адаптивно обучающих технологий;

- обосновать структуру образовательного мониторинга в регионе;

- разработать комплекс аппаратно-программного обеспечения образовательного мониторинга.

Объектом исследования является среднее, высшее и дополнительное образование по очной и заочной формам.

Предметом исследования является расширение возможностей традиционных форм образования за счет использования технологий дистанционного обучения.

Методы исследования. Для решения поставленных задач были использованы принципы и методы системного подхода к организации учебного процесса, формированию электронных учебных материалов. Разработка подхода к управлению качеством обучения была осуществлена с использованием методов математической статистики и интегрированного анализа данных. Проведен анализ научно-методической литературы по теме исследования.

Практическая значимость.

Разработанная информационно-образовательная среда позволяет организовать процесс дистанционного обучения с использованием современных информационных и телекоммуникационных технологий. Предложенный в диссертации программный модуль оптимального формирования информационного базиса интерактивных обучающих технологий может быть применен при создании компьютерных интерактивных средств изучения профессионально-ориентированной лексики на базе системы "Virtual Teacher vl.2". Использование оптимальной блочно-модульной структуры информационно-терминологического базиса способствует эффективному применению алгоритма интерактивного обучения, обеспечивая минимизацию общей трудоемкости освоения учебно-методического материала компьютерных курсов.

Объем и структура работы

Дипломная работа состоит из введения, трех глав, заключения, списка литературы. Общий объем диссертационной работы составляет 103 страницы.

Во введении обосновывается актуальность выбранной автором темы исследования, поставлены цель и задачи, сформулированы полученные результаты, приводится краткое содержание диссертации по главам.

В первой главе рассматривается современное состояние и перспективы развития дистанционного обучения. Отмечается, что стратегии развития ДО предусматривают появление новых технологий в сфере образования и почти все они - цифровые. Они включают в себя программы гипермедиа, что позволяет обучаемому самому контролировать порядок освоения информационного массива, а также базы данных, доступные через Internet и другие сети, и даже интегрированные комплексы данных, что рано или поздно даст обучаемым возможность соединяться с видеокурсами, аудиоматериалами, базами данных и другим программным обеспечением прямо из дома или с места работы. Рассматриваются инструментальные программно-технические средства проектирования дистанционных обучающих систем

Во второй главе разработана концепция информационной среды непрерывного образования на основе системы дистанционного обучения, структуры среды, модели непрерывного образования, метода формализации электронных учебно-методических материалов.

А так же разработана оптимизационная модель формирования информационного базиса интерактивных систем обучения, отличающаяся предложенной в диссертации оригинальной методикой моделирования процесса изучения ИБ УММ с применением цепей Маркова с дискретным временем.

Впервые предложены и программно реализованы алгоритмы решения задач определения оптимальной по трудоемкости освоения блочно-модульной структуры информационного базиса для случаев равномерной разбивки базиса и его синтеза из заданных блоков.

Третья глава посвящена анализу применимости тестовой технологии для целей и задач образовательного мониторинга.

В данной главе предложена методика применения аддитивных формул для ряда тестологических характеристик, предложена задача оптимизации процедуры расчетов по ресурсному принципу, получены аналитические выражения для расчета ряда характеристик, для вычислений которых более не требуется полный перерасчет данных выборки, а достаточно знать лишь ограниченное число промежуточных параметров.

В работе проведена разработка комплексного аппаратно-программного обеспечения образовательного мониторинга и принципов функционирования комплексного аппаратно-программного обеспечения образовательного мониторинга (КАПО ОМ).

В главе поставлен вопрос об унифицированной технологии организации образовательного мониторинга на региональном уровне как основе для построения единой республиканской системы контроля качества знаний. Реализация такой схемы предполагает единый подход к структурному построению региональных систем и использованию в них унифицированных технологических решений. Структурное единство и стандартные интерфейсные связи в принципе позволяют объединить информационное поле разрозненных региональных систем в единое целое.

В заключении сделаны общие выводы по дипломной работе.

1. Дистанционное обучение и управление учебным процессом

1.1 Современное состояние и перспективы развития дистанционного обучения

Современная социально- экономическая ситуация в РК и в системе образования такова, что традиционные формы получения образования и модели обучения не могут удовлетворить потребностей в образовательных услугах, обычно сконцентрированных в больших городах.

Чтобы успешно решить проблему нехватки квалифицированных специалистов, необходимо переосмыслить отношение к современному образованию и профессиональной подготовке. Сегодня имеется потребность в создании новой технологической системы, которая позволила бы передать большому количеству людей большой объем информации и специальных знаний. Одним из наиболее перспективных направлений в этом отношении является внедрение дистанционного обучения на основе компьютерной и телекоммуникационной техники.

Системы ДО в настоящее время активно исследуются и развиваются и уже успели пройти путь в пять поколений, начиная от системы заочного обучения и кончая системами интеллектуального гибкого обучения, определяющим настоящее и будущее дистанционного образования и базирующимися на Web-технологиях с использованием информационно-телекоммуникационных сетей (ИТС) [1, 56, 60]. Выгоды сетевого обучения ясны: аудиторная и платформенная независимости. Сетевое обучающее программное обеспечение, один раз установленное и обслуживаемое в одном месте, может использоваться в любое время и по всему миру тысячами учащихся, имеющих компьютеры, подключенные к Интернету. Тысячи программ дистанционного обучения и других образовательных приложений стали доступны в сети за последние годы.

Сегодня мы с уверенностью можем утверждать, что:

- ДО соединяет преимущества образовательных моделей и достижений цивилизации;

- Система ДО, ориентированная на профессиональное образование, наиболее полно отвечает ожиданиям заказчиков и потребителей образовательных услуг (личности, организации, государства, общества);

- ДО не модификация заочного обучения, а новая форма профессионального образования.

Можно определить дистанционное образование как образование, характеризующееся пятью основными моментами [2, 60]:

1. Существование обучающего и обучаемого и, как минимум, наличие договоренности между ними.

2. Пространственная разделенность обучающего и обучаемого.

3. Пространственная разделенность обучаемого и учебного заведения.

4. Двунаправленное взаимодействие обучаемого и обучающего.

5. Подбор материалов, предназначенных специально для дистанционного изучения.

Это определение охватывает ряд форм обучения - от основанных на печатных материалах, когда общение осуществляется по почте и телефону, до двусторонних видеокурсов, когда обучающий и обучаемый "встречаются" на телевизионных экранах.

В основном в дистанционном образовании существует два подхода в обеспечении поддержки обучения - расширение и трансформация. Эти подходы могут быть описаны следующим образом.

Модель расширения имеет место тогда, когда преподаватель ведет урок, технологически мало отличающийся от традиционного, расширяя его до других пространственных и временных рамок. Деятельность педагога, совокупность учебных материалов, учебная среда позволяет имитировать ситуацию обучения в условиях класса, а также компенсировать утраченные каналы общения и получения учебной информации. Данная модель обучения предполагает преобразование лекции и последующего обсуждения в классе в индивидуальные обучающие материалы.

Модель трансформации характеризует такие формы организации дистанционного обучения, которые не имитируют традиционное обучение, а представляют собой нечто новое, специфически связанное с используемыми технологиями связи преподавателей и учащихся.

Программы дистанционного обучения не обязательно являются примерами точного соответствия той или иной модели, однако знание различий между моделями важно для понимания проблем психологического и педагогического порядка, с которыми столкнулось дистанционное образование.

Вместе с новыми методами и технологиями обучения дистанционное обучение привносит в теоретическую педагогику и образовательную практику новые понятия и термины, в первую очередь к ним относятся:

- виртуальный класс (группа);

- поддержка обучения (поддержка учащихся);

- учебные телекоммуникационные проекты;

- обратная связь;

- диалоговая технология;

- компьютерная связь;

- телеконференция;

- координатор, модератор, фасилитатор телекоммуникационного проекта (телеконференции).

Под виртуальным классом (группой) в зарубежной практике дистанционного образования понимается общность учащихся, взаимодействие между которыми при совместном выполнении ими учебных заданий происходит по компьютерным сетям. Виртуальный класс - понятие, свойственное трансформационной модели дистанционного обучения, так как можно предположить, что общение между учащимися с помощью компьютерной сети весьма существенно отличается от обычного. В условиях современного образования имеется опыт, на основе которого правильнее говорить о квазивиртуальных классах, когда учащиеся, не имеющие компьютеров дома, в совместной групповой деятельности используют компьютеры своей школы для общения с аналогичными группами из других школ (других городов).

Под поддержкой обучения (или поддержкой обучаемого) в дистанционном образовании понимают любые материалы, информацию, поступающую от преподавателя к ученику, находящемуся в другой географической точке. Процесс обучения мыслится как некоторая продолженная деятельность, в которой не должно быть перерывов (или они должны быть сведены к минимуму), связанных с тем, что учебно-методические материалы перестали поступать от преподавателя к обучаемому.

Учебный телекоммуникационный проект - одна из перспективных форм трансформационной модели дистанционного обучения, основанная на совместной (коллективной) деятельности учащихся, направленной на достижение некоторой модельной цели [57]. Цель, которая обычно ставится перед учащимися, носит не учебный характер и моделирует цель какой-либо научной или производственной деятельности (например, цель учебного проекта экологической направленности - выявить источники загрязнения окружающей среды в некотором районе). Такая модельная цель придает деятельности учащихся в проекте интегрированный характер, стимулирует у них навыки и умения работы в коллективе, с использованием разделения труда и ролей, а также активную социальную направленность.

Важными отличительными чертами учебного телекоммуникационного проекта являются:

- его временная определенность и ограниченность (от двух недель до трех месяцев);

- использование компьютерных телекоммуникационных сетей и программных средств для обмена информацией между всеми участниками проекта, которые часто образуют виртуальную или квазивиртуальную группу;

- необходимость четкой организации деятельности учащихся, которая устанавливается координатором проекта.

Обратная связь в дистанционном обучении - обобщение соответствующего кибернетического понятия - означает поток информации от педагога к дистанционному ученику на стадии оценивания педагогом деятельности учащегося, его продвижения и успехов и несущая реакцию педагога на успехи учащихся, оценку его деятельности (одобрение или неодобрение).

Установлено, что планомерно и рационально организованная обратная связь чрезвычайно важна, так как способствует формированию устойчивой позитивной мотивации учебной деятельности. В традиционном обучении обратная связь осуществляется неосознанно, на уровне подсознания, с помощью мимики, жестов, интонации голоса педагога, его непосредственной реакции на ответ ученика в классе. При дистанционном образовании многие невербальные каналы общения педагога и ученика оказываются перекрытыми, поэтому обратная связь оказывается важнейшим опознанным и планируемым элементом педагогической технологии.

Диалоговая технология - конфигурация программного обеспечения, оборудования, а также межличностного взаимодействия и деятельности, обеспечивающая свободное общение.

Телеконференция - способ обмена текстовыми сообщениями с некоторыми сообществами заинтересованных в этом людей.

Компьютерная связь - совокупность способов использования компьютеров и телекоммуникационных сетей в качестве инструментов для организации связи.

Компьютерная связь включает в себя:

- электронную почту, которая позволяет направлять сообщения в почтовые ящики пользователей сети;

- телеконференции, которые позволяют направлять сообщения всем участникам одновременно;

- доступ к удаленным информационным источникам, например библиотечным ресурсам, базам данных, серверам.

Дистанционное образования (ДО) за рубежом, в частности, в США, ныне входит в новую, очень важную фазу своего развития. После сравнительно долгого периода относительной стабильности в смысле неизменности основных технологий и методов обучения, и недавнего периода кардинальных изменений вследствие появления новых разнообразных сред (видео, компьютерных телекоммуникаций), ДО сегодня входит в фазу интегрирования и сближения технологий. Этот период окажет существенное влияние на практику обучения.

Среди ключевых тенденций в развитии ДО необходимо указать следующие:

- одновременное развертывание (рост разнообразия) и сближение технологий;

- изменения в отношениях между преподавателями и учащимися;

- изменения отношений между учебными заведениями;

- возникновение устойчивых традиций.

В 80-х годах технологии ДО, использовавшиеся для создания учебных материалов, их доставки и взаимодействия между преподавателями и учащимися, были малочисленны и примитивны. В основном это были печатные материалы, видео- и, изредка, прямые телевизионные трансляции. Для доставки использовались обычная почта, кабельное и общественное телевидение. Взаимодействие осуществлялось за счет письменных сочинений, прямых консультаций но телефону и иногда с помощью аудиозаписей.

Десять лет спустя техносфера неузнаваемо преобразилась. Видеомагнитофоны имеются в 80% домов и ныне повседневно используются в ДО, а спутниковые антенны теперь начинают служить не столько развлечению, сколько образованию.

Самое главным является то, что в сферу ДО вошли живые, интерактивные среды, такие как микроволновое телевидение, аудиографика, сжатое видео, телеконференции, аудиоконференции и т.д. Все эти среды привнесли коренное отличие в отношения учащегося и учебного заведения. Печатные материалы, трансляции и даже видеокассеты имели дело с учащимся-одиночкой, новые же интерактивные среды используются преимущественно как расширители учебных аудиторий.

Сейчас можно предсказать появление новых технологий в сфере ДО. Почти все они - цифровые. Они включают в себя программы гипермедиа, что позволяет обучаемому самому контролировать порядок освоения информационного массива, а также базы данных, доступные через Internet и другие сети, и даже интегрированные комплексы данных, что рано или поздно даст обучаемым возможность соединяться с видеокурсами, аудиоматериалами, базами данных и другим программным обеспечением прямо из дома или с места работы.

Дистанционное обучение стало как никогда многосредовым. Неизбежно подключение все большего количества сред переноса учебной информации в качестве неотъемлемых способов преподавания курсов, как в рамках определенного курса, так и при межпредметных связях. Это, очевидно, скажется на принципах разработки курсов и планировании учебных программ в ДО, что выходит за традиционные рамки "проблемы доставки".

Многосредовость ДО сказывается и на том, как учебные заведения управляют своими ресурсами. Раньше учебные заведения ориентировались на техническую сторону обучения, например, вели курсы, основанные на использовании печатных материалов и телевизионных программ. Сейчас такой подход становится неоправданным. ДО сейчас ориентируется на гибкое удовлетворение потребностей учащихся в учебных курсах. Берет верх смесь технологий.

С другой стороны, взрыв технологических новаций изменяет понимание природы ДО. Ныне ДО включает в себя такие разные, даже диаметрально противоположные подходы, как самообучение и учеба в расширенной (виртуальной) аудитории.

Теперь ДО определяется не столько его носителями и средствами доставки, сколько природой взаимодействия партнеров по обучению.

С усложнением и расширением технологий ДО растет и круг организаций и структур, так или иначе вовлекаемых в этот процесс. Технология становится частью инфраструктуры учебного заведения: отныне с равным вниманием должны рассматриваться проекты, касающиеся не только исследований и/или администрирования, но и преподавания как такового. Следовательно, возникает более широкое сообщество субъектов, заинтересованных в капиталовложениях в образовательные технологии.

В то же время технологическая инфраструктура дистанционного образования распространяется за пределы учебных заведении, разрабатывающих дистанционные методики обучения. Вузовские технологии должны быть совместимы со средней школой и техникумами, соответствовать государственным и региональным образовательным стандартами. Соответственно ДО становится предметом законодательства по мере роста межрегиональных телекоммуникаций. Вопросами ДО начинают занимаются законодатели и соответствующие аккредитованные органы.

Прошедшее десятилетие ясно демонстрирует, как изменения в технологии влияют на отношения между учебными заведениями и обучаемыми. Ранее ДО имело дело с учащимися-одиночками. Традиция заочного обучения состояла в том, что любой учащийся представлял собой "класс одного учащегося". Ученик взаимодействовал лишь с преподавателем, но не с другими учащимися. Этой модели свыше ста лет, и именно она была взята за основу для телевизионного образования в 80-х годах. Телевизионные трансляции, как и заочное письменное обучение, были рассчитаны на одного учащегося, находящегося у себя дома. Такой подход весьма индивидуален в том смысле, что учащийся сам выбирает время, место и темп обучения. Но он не слишком ориентирован на индивидуальность учащегося, если учесть, что отбор материалов, дополнительная поддержка и порядок изучения дисциплин целиком зависят только от учебного заведения.

Начиная с середины 80-х быстро растут разнообразные интерактивные телекоммуникационные среды - спутниковые, микроволновые, сжатое видео, аудиоконференции и т.д. [56, 60]. Все это сделало групповое обучение центром внимания в ДО.

Новые среды позволяют расширить традиционную аудиторию до так называемой "виртуальной". В результате контроль за временем, местом и темпом обучения возвращается к учебному заведению, но учащиеся получают возможность общаться друг с другом.

В настоящее время появляется новый тип учебной группы - "сообщество учащихся" - благодаря асинхронности таких телекоммуникационных сред как компьютерные конференции, электронная почта и голосовая почта.

Поскольку эти среды не предполагают одновременного вопроса и ответа, учащиеся могут снова сами выбирать время, место и темп, сохраняя возможность общения с другими учащимися, которые в это время работают с другой частью учебного курса или даже проходят совсем другие курсы в рамках программы. Цели общения в "сообществе учащихся" не столь дидактичны, сколь контекстуальны, подразумевая принципиально новый уровень общения помимо предусмотренного учебной программой.

Можно ожидать появление нового типа отношении в конце этого или начале следующего десятилетия. По мере того, как учащиеся получают доступ к большим базам данных, гипермедийным комплексам, видео и тексту с помощью компьютерных сетей, появляется новый тип учащегося - великолепно оснащенного для учебы, а лучше сказать, целого "сообщества молодых ученых". Учащиеся сами управляют временем, местом и темпом, широтой охвата и последовательностью учебного материала и, вдобавок, имеют возможность свободно общаться со сверстниками и преподавателями.

В конце 70-х учебные заведения действовали в сфере ДО самостоятельно. Они разрабатывали свои курсы, покупали готовые у других учебных заведений и обычно предлагали их в одной, хорошо разработанной области. Те немногие межвузовские связи, что были, ограничивались подходом в складчину при закупке курсов и их "доставке" обучаемым.

В 80-х годах эта тенденция заметно усилилась в связи с появлением спутникового ТВ, только теперь речь зашла, и о совместной разработке курсов. Предтечей межвузовских консорциумов был Среднеамериканский Университет, Более удачными моделями оказались Международный Университетский Консорциум и не дававшая аттестатов Национальная Университетская Сеть Телеконференций. Сейчас подобные образования прочно заняли свою нишу в сфере высшего ДО, но в свое время они казались значительным шагом вперед.

90-е годы принесли свои нововведения в отношениях между учебными заведениями. Наиболее значимая из них - сетевой открытый университет. Предшествовал ему Национальный технологический университет, который выдавал дипломы благодаря совместной работе многих крупных ВУЗов. Совсем свежий пример - это консорциум национальных университетов, который объединяет девять солидных ВУЗов, предлагающие национальную степень бакалавра в менеджменте. Этот консорциум был создан как результат деятельности университета Развития Разума, который и ныне продвигает создание других, более специализированных консорциумов в библиотечном деле и в области разработок систем преподавания с целью присуждения национальных степеней по этим специальностям.

Более того, впервые в истории американского образования наблюдается появление новых национальных университетов дистанционного образования, а также новых специальностей и ученых степеней, получаемых с помощью дистанционного обучения. Среди примеров можно назвать степень магистра делового административного государственного университета штата Колорадо, степень по информатике государственного университета Чикаго, степень по библиотечному делу Аризонского государственного университета, магистра управления образованием университета Джорджа Вашингтона, магистра акустики Пенсильванского государственного университета и, наконец, степень бакалавра по ядерной физике университета Мэрилэнда. [3, 64]

В настоящее время ДО и высшее образование находится в процессе адаптации к происходящим в обществе изменениям. Новые техноинфраструктуры начинают определять суть образовательной среды так же, как когда-то упор на учебную аудиторию и кампус привели к понятию учебного времени. Назревает переосмысление роли образования, теперь менее зависимого от географического положения и более - от интересов профессиональных сообществ, которые учебные заведения призваны удовлетворять посредством! подготовки молодых кадров и переподготовки старых. Эта же тенденция выразится в ближайшем будущем в массовой переработке учебных программ. Новые технологии ДО прекрасно подходят для оценки успехов обучаемых "по результатам", а следовательно, и для построения программ, ориентированных на выдачу реальных результатов. Таким образом, дистанционное образование третьего поколения наделит учащихся возможностью быть автономными познающими субъектами, значительно изменит привычные отношения учитель-ученик. Более того, новые технологии, среды и методы позволят однозначно определить те цели и задачи образования, которые долгое время лишь подразумевались, а именно подготовку к принятию решений, действиям в неопределенных проблемных ситуациях, развитие системы ценностей, межкультурное взаимодействие и общение. Все это может стать реальностью с внедрением методов ДО.

Можно указать несколько возможных стратегий развития ДО:

1. Учебным заведениям следует начинать думать о ДО в терминах взаимодействия между учебными заведениями, а не в терминах конкретных программ. Это потребует новых подходов к разработке программ, поскольку ДО в состоянии распространиться за пределы различий между очным и заочным обучением и даже подготовкой и переподготовкой кадров.

2. Учебным заведениям надо продумать организацию и управление развитием ДО с целью более гибкого использования новых технологических возможностей в соответствии с нуждами конкретных программ. Потребуются новые организационные подходы по мере развития ДО от односредового к многосредовому.

3. Учебным заведениям необходимо определиться с целями и перспективами ДО определить учебные, технические и административные цели ДО и ответить на вопросы:

- какие учебные программы выиграют от внедрения ДО?

- насколько глубоко следует внедрять ДО?

4. Учебным заведениям следует разработать модель своего взаимодействия, Она должны отражать потенциальные отношения со средней школой, техникумами, с бизнесом и промышленностью, а также другими учебными заведениями региона, всего государства и других стран.

ДО вышло из прошлого десятилетия как серьезный претендент на изменение всего высшего образования. Глубина этого изменения определяется тенденциями в использовании технологий, в пересмотре отношений между учебными заведениями, между учебными заведениями и учениками, в появлении новых видов деятельности внутри учебными заведениями. Нынешняя обстановка предлагает учебным заведениям небывалую возможность для создания такой образовательной среды, где технологии будут прежде всего сориентированы на потребности учащихся.

В ближайшей перспективе наиболее полно реализуется одна из центральных идей ДО - "открытое образование".

Толкование термина "открытое образование" приведено в табл. 1

Таблица 1

Суть термина "открытое образования"

Смысл термина "открытое образование"	Комментарий
Открытое в смысле доступное	Обучение с любого уровня, возраста, на расстоянии, без отрыва от основной деятельности
Открытое в территориальном смысле	Построено на широкомасштабных в географическом отношении образовательных сетях
Открытое в смысле саморазвития	Ориентировано на изменение вслед за изменением образовательных потребностей
Открытое в личностном смысле	Учитывает индивидуальные возможности обучающихся
Открытое в коммуникативном смысле	Построено на основе коммуникации между всеми субъектами образовательной системы
Открытое в смысле разнообразия форм взаимодействия	Допускает и развивает разнообразные формы общения
Открытое в смысле выбора образовательного пути	Создает условия для самоактуализации за счет выбора "траектории" обучения

Подобное представление об "открытом образовании" порождает много следствий для организации системы ДО. Одно из них состоит в необходимости воплощения в ДО сетевого принципа. Сеть образовательных центров одного образовательного учреждения является обязательным условием осуществления образовательной деятельности в широком географическом пространстве.

С учетом этого образовательное учреждение ДО представляет собой следующую структуру (рис. 1). В качестве базового учебного заведения могут выступать региональные университеты, образовательные центры располагаются в городах и районах области или региона.

Региональные образовательные центры связаны с базовым учебным заведением посредством ИТС.

Резюмируя вышесказанное, можно отметить, что:

- дистанционное обучение как синтетическая, интегральная, гуманистическая форма обучения внедряется в системы образования всех стран мира практически на всех уровнях образования. Особое место занимают и активно развиваются корпоративные системы ДО для подготовки, переподготовки и повышения квалификации персонала на промышленных предприятиях и фирмах;

- в странах СНГ элементы ДО стали активно внедрятся с начала 1991 года. Количество образовательных учреждений, ведущих образовательную деятельность с использованием технологий ДО, на начало 1997 г, составило около 117. Степень использования технологий ДО в них различна: от экспериментального варианта до полноценного образовательного процесса;

- в республике Казахстан ДО достаточно эффективно применяется в следующих вузах: КазНУ им. Аль-Фараби, КазНТУ им. Сатпаева, Карагандинский технический университет, Казахстанско-Российский современный гуманитарный университет и др.

Рисунок 1 - Структура системы дистанционного образования

1.2 Требования к образовательным стратегиям в контексте телекоммуникационных технологий

В начале 80-х образовательная компьютерная сеть предназначалась прежде всего для решения задач управления образовательными учреждениями. Сегодня ситуация изменилась. И главное изменение состоит в том, что компьютерная сеть начинает рассматриваться как средство обеспечения учебного процесса, подготовки и переподготовки педагогов, оперативной методической работы.

Использование компьютерных сетей для общения и доступа к удаленной информации требует появления новых подходов к обучению и делает возможным их создание.

В образовательной практике могут найти применение все основные виды компьютерных телекоммуникаций:

- электронная почта;

- списки рассылки (List- серверы);

- электронные доски объявлений (BBS);

- телеконференции;

- Gopher- и WWW- серверы.

Технология и возможности компьютерных телекоммуникаций, в частности:

- общение многих со многими;

- общение, не ограниченное географическими расстояниями;

- общение, не ограниченное временными рамками;

- общение на основе текста, а не речи;

- общение, опосредованное компьютером влияет на основные характеристики общения людей с помощью компьютерных сетей. В образовательной практике все возможности компьютерных телекоммуникаций могут найти применение.

Особенно перспективные формы телекоммуникационного обучения:

- урок в режиме on-line;

- смешанный режим - компьютерные телекоммуникации и непосредственное общение учитель-ученик(и);

- телесеминары, теледискуссии и т.п.

- дополнение к существующим учебным курсам и предметам.

Очевидно, что на начальных этапах внедрения образовательных технологий на основе компьютерных телекоммуникаций, могут возникнуть существенные трудности и помехи, среди которых:

- недостаточно насыщенный компьютерный парк учебных учреждений и индивидуальных пользователей;

- недостаточное развитие компьютерных телекоммуникационных сетей в республике, их нестабильность;

- недостаточная компьютерная грамотность и информационная культура населения, что создает дополнительные психологические барьеры в развитии телекоммуникационных методов обучения.

Однако главной проблемой развития телекоммуникационного обучения являются создание новых методов и технологий обучения, отвечающих телекоммуникационной среде общении [28, 33]. В этой среде ярко проявляется то обстоятельство, что учащиеся - не просто пассивные потребители информации, в процессе обучения они создают собственное понимание предметного содержания обучения.

Потребуется коррекция устаревшей модели обучения, которая характеризовалась тем, что:

- в центре технологии обучения - учитель;

- между учащимися идет негласное соревнование;

- учащиеся играют пассивную роль на занятиях;

- суть обучения - передача знаний (фактов).

На смену устаревшей модели должна прийти новая модель обучения, основанная на следующих положениях:

- в центре технологии обучения - учащийся;

- в основе учебной деятельности - сотрудничество;

- учащиеся играют активную роль в обучении;

- суть технологии - развитие способности к самообучению.

Основные группы задач, решаемые с помощью сети, включают в себя:

- поддержку учебной работы учащихся;

- обеспечение взаимодействия между педагогами, обмен педагогическим опытом и дидактическими материалами;

- обеспечение доступа всех участников учебно-воспитательного процесса к быстро растущим информационным фондам, хранящимся в централизованных информационных системах;

- информационное обеспечение решения задач управления;

- информационная поддержка телеконференций, телесеминаров и дискуссий.

К задачам поддержки учебной работы учащихся группы относятся как обеспечение проведения учебных телекоммуникационных проектов, так и предоставление в распоряжение учащихся и педагогов средств безмашинной технологии для взаимодействия их внутри школы и изменения на этой основе методов и организационных форм учебной работы. Внутришкольная локальная сеть - основной инструмент для обеспечения решения этих задач.

Все, что мы говорим об учащихся, в полной мере относится при рассмотрении остальных задач и к педагогам. Несмотря на то, что школьники быстрее осваивают новые информационные технологии, без включения учителей в "новую информационную среду" радикальное повышение эффективности работы образовательных учреждений не возможно.

Все эти задачи достаточно новы и сегодня еще не всегда осознаются педагогами. Их появление связано со значительными изменениями существующей практики организации жизни в школе. Широкое продвижение компьютерной коммуникации должно поддержать, а иногда и стимулировать этот процесс.

Приведенный перечень задач позволяет наметить следующую общую картину общеобразовательной компьютерной сети:

- локальная сеть, объединяющая вычислительные ресурсы внутри учебного заведения с достаточно большим количеством рабочих мест и мощным сервером, позволяющим учащимся и педагогам, находящимся за пределами школы, также пользоваться услугами этой сети;

- региональные узлы, обеспечивающие хранение и обработку "межшкольной" информации, обмен данными между локальными сетями отдельных учебных заведений, а также доступ к ресурсам глобальных компьютерных сетей.

В заключение следует отметить, что большая часть разработанных и применяемых программ сетевого обучения является не более чем статичными гипертекстовыми страницами и не поддерживает в достаточной мере проблемный и индивидуальный подход к обучению.

Вместе с тем, учебный процесс представляет собой совместную деятельность обучающего и обучаемого, который нельзя осуществить без создания проблемных ситуаций, без решения задач, где результаты их решения являются прямыми продуктами процесса обучения.

Появившиеся в последние годы адаптивные гипермедиа-системы существенно повышают возможности обучающих систем.

Целью адаптивных систем ДО является персонализация гипермедиа-системы, ее настройка на особенности индивидуальных пользователей. Поддержка адаптивных методов в гипермедиа-системах оказывается весьма полезной в тех случаях, когда имеется одна система, обслуживающая множество пользователей с различными целями, уровнем знаний и опытом, и когда лежащее в ее основе гиперпространство является относительно большим.

1.3 Инструментальные программно-технические средства проектирования дистанционных обучающих систем

Ведущие фирмы в области информационных и сетевых технологий (Microsoft Corp., Borland, Hewlett Packard, National Instruments, Intel и др.) производят инструментальные системы, включающие все необходимое программное обеспечение для разработки и поддержки дистанционных систем обучения [4, 42, 43, 44]. Сюда входят программы для создания гипертекстовых, мультимедийных систем, средства для создания пользовательских интерфейсов, программное обеспечение математической обработки результатов исследования и пр.

Однако спектр задач, возникающих при создании дистанционных учебных курсов, значительно шире только подачи учебного материала обучаемому.

Так, методическое обеспечение инструментального комплекса должно содержать полную совокупность средств, необходимых и достаточных для его использования в решении задач исследования и обучения:

- информационно-справочные данные для изучения теоретических основ исследуемых процессов, базирующиеся на применении различных форм представления учебной информации, включая приемы гипертекстового и полиэкранного структурирования, анимационного изображения изучаемых объектов и процессов для активизации формирования знаний и навыков обучающихся;

- программы имитационного компьютерного моделирования динамических процессов в сложных технических системах и их компонентах;

- средства подготовки и проведения натурных исследований сложных технических систем и их компонентов в режиме удаленного доступа;

- средства обработки и анализа экспериментальных данных для практической проверки адекватности применяемых математических моделей.

Необходимой составляющей частью этой подсистемы является подборка аз нескольких десятков контрольных вопросов и задач по каждому тематическому разделу изучаемого курса.

Банк заданий на проведение учебных исследований должен быть разработан таким образом, чтобы индивидуализировать выдаваемые задания и всесторонне охватить выполняемыми исследованиями основные проблемы, характеризующие конкретное тематическое направление. Оперативность получения необходимых экспериментальных данных позволяет формировать учебные задания поискового характера.

В соответствии с изложенными положениями средства программного обеспечения должны включать в свой состав ряд компонентов, выполняющих различные функции:

- ПО объектного уровня должно содержать набор программ-драйверов управления стандартными и специально разработанными средствами обмена информацией между компонентами, например, автоматизированного стенда.

- ПО компьютера-сервера предназначено для реализации дистанционного ' обмена информацией между аппаратными средствами автоматизированных лабораторных стендов и рабочими местами пользователей и должно выбираться таким образом, чтобы обеспечить работу технических средств телекоммуникации и, в частности, поддерживать протокол сетевого обмена TCP/IP.

- ПО рабочих мест пользователей выполняет несколько функций, для реализации которых целесообразно применять соответствующие инструментальные программные средства.

Основная часть ПО рабочего места пользователя может быть создана, например, с применением инструментальной системы прикладных программ LabWindows/CVI фирмы National Instruments (США). Данная система содержит встроенные средства связи с объектами исследования в реальном масштабе времени, а также средства разработки удобных пользовательских интерфейсов. Эти возможности обеспечиваются применением развитой библиотеки примитивов и достаточно полной, легко подключаемой библиотеки математической обработки результатов экспериментальных исследований, включающей программные модули полиномиальной и сплайн интерполяции, цифровой фильтрации, спектрального и корреляционного анализа и т.д.

Значительные потенциальные возможности имеют также современные объектно-ориентированные системы программирования, такие как Microsoft Visual C++ и Borland C++ в совокупности с библиотеками объектов [47, 61].

Очевидно, что осуществить выполнение требований, предъявляемых к программному обеспечению всех уровней, с помощью какой-либо единой системы разработки невозможно. Необходимо применение различных средств разработки программного обеспечения по принципу соответствия их возможностей задачам разработки различных подсистем программного обеспечения исследовательского оборудования нового поколения.

Подавляющее большинство современных средств разработки программного обеспечения можно условно разделить на следующие группы:

- средства низкоуровневого программирования, основанные на языках программирования "Ассемблер" и "Си";

- средства визуального программирования, основанные на стандартах языков программирования высокого уровня, например, Си или Паскаль National Instruments LabWIndows/CVI и т.п.;

- средства объектно-ориентированного программирования (ООП) - Microsoft Visual Basic, Microsoft Visual C++, Borland C++, Watcom C++ и др.;

- средства визуального программирования, основанные на ООП - Borland Delphi (язык Object Pascal), Borland C++ Builder (язык C++), Microsoft Visual Basic 6.0, Microsoft Visual C++;

- средства графического программирования - National Instruments Lab-View, LookOut и Bridge View.

Разделение средств, в основе своей использующих ООП, на две группы довольно условно - все они, в принципе, являются визуальными средствами программирования. Однако Delphi и C++ Builder обладают большим набором средств для создания развитого интерфейса пользователя, стыковки с базами данных и т.п., практически не требующих неавтоматизированного программирования.

Средства программирования низкого уровня

Средства программирования низкого уровня ("Ассемблер", Си и Паскаль) являются основным инструментом создания оптимальных по времени исполнения и надежности программ для микропроцессорных устройств, применяемых в измерительно-управляющей подсистеме исследовательского оборудования.

Использование языка программирования Си существенно облегчает включение в программное обеспечение математических действий над числами с плавающей точкой, дополнительных математических операций, вплоть до некоторых функций анализа данных. Однако при этом становится неопределенным время исполнения программы, которое определяется качеством работы кросс-транслятора, тогда как время исполнения программы, написанной на ассемблере, легко определяется.

Поэтому желательно комбинированное использование этих двух языков , программирования при разработке ПО микропроцессорных устройств: Си для общей программы, со сложными алгоритмами и вычислениями, Ассемблер -для частей программы, время исполнения которых должно быть строго определено.

Пограммная система LABWINDOWS/CVI

Программная среда LabWindows/CVI [63] американской фирмы National Instruments представляет собой систему визуального программирования, основанную на языке программирования ANSI С, то есть на стандартном языке Си, без расширений ООП и C++.

LabWindows/CVI отличается присущими всем визуальным средствам программирования простотой и быстротой создания программ с развитым интерфейсом пользователя, а также большой библиотекой математических инструментов обработки цифровых данных. При этом поддерживается практически весь спектр оборудования, выпускаемого фирмой National Instruments и рядом других фирм, для цифровых измерений - встраиваемых измерительных карт, измерительных и управляющих модулей SCXI, VXI и PXI, промышленных микроконтроллеров.

Кроме того, в составе LabWindows/CVI есть инструментальные средства для работы с сетевым протоколом TCP/IP и для использования функций API (Application Programming Interface) - основы операционных систем класса Windows.

Отличительной особенностью LabWindows/CVI и созданного им программного обеспечения является их работа на основе так называемого Runtime-engine, который является прослойкой между программой иг операционной системой и осуществляет управление ее исполнением, координацию обмена данными и системными сообщениями программы с операционной системой. Это существенно увеличивает необходимые для нормального функционирования программы ресурсы компьютера и замедляет ее работу. Такой способ организации работы прикладных программ существенно ограничивает применение LabWindows/CVI при разработке программного обеспечения исследовательского оборудования нового поколения из-за возможного повышения системных требований к необходимому для нормальной работы программы компьютерному оборудованию.

Кроме того, отсутствие механизмов ООП значительно ограничивает функциональные возможности программ, созданных на LabWindows/CVI, или существенно увеличивает время, необходимое на их разработку.