Информационно-обучающая система на основе мультимедиа технологий

Размещено на http://www.allbest.ru/

12

Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное агентство связи

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования

«Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики»

Факультет Заочного обучения

Направление Информационные системы и технологии

Кафедра Информационных систем и технологии

ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА

Информационно-обучающая система на основе мультимедиа технологий

Разработал А.А. Тепляков

Самара 2017

Содержание

Реферат

Введение

1. Теоретические основы разработки информационно-обучающей системы на основе мультимедиа технологий

1.1 Мультимедиа технологии

1.1.1 Понятие мультимедиа технологии

1.1.2 Описание и основные возможности мультимедиа технологий

1.1.3 Основные носители мультимедийных продуктов

1.1.4 Типы данных мультимедиа информации и средств их обработки

1.2 Анализ технологий и платформы разработки информационно-обучающих систем

1.2.1 Определение информационно-обучающей системы

1.2.2 Краткая история развития электронного обучения

1.2.3 Обзор стандартов

1.2.4 Требования к системам

1.2.5 Обзор систем управления обучением

1.3 Постановка задачи разработки информационно-обучающей системы

2. Разработка проекта информационно-обучающей системы на основе мультимедиа технологий

2.1 Подготовка рабочей станции к разработке сайта

2.2 Описание технического задания

2.3 Этапы разработки проекта

2.4 Описание основных проектных решений

3. Технологическая инструкция

3.1 Инструкция пользователя

3.2 Инструкция администратора

Заключение

Список использованных источников

Реферат

Выпускная квалификационная работа посвещена вопросу разработки информационно-обучающей системы на основе технологии Adobe Flash Media. Цель ВКР заключается в разработке программного приложения на основе веб-интерфейса для иллюстрации возможностей технологии Adobe Flash Media для обучения слушателей. В работе приведены описание современных средств и технологий создания информационно-обучающих ресурсов с элементами динамики в виде анимации процессов. Информационно-обучающая система содержит традиционные формы представления информации - текст и рисунки, - а также подготовленные анимационные ролики, записанные в формате *.mp4. Применение такого подхода позволяет добавить интерактивность в обучении.

Введение

Использование информационных технологий в образовании, позволяет существенно повысить эффективность обучения и сократить затраты на него. Кроме того, информационные технологии в образовании существенным образом обогащают традиционные формы обучения, так как предоставляют пользователю огромное количество учебных и наглядных материалов, что способствует развитию качественно новых методик преподавания.

Относительно недавно появились и продолжают развиваться системы управления сайтом. В след за ними появились специализированные системы управления обучением.

На сегодняшний день, системы управления обучением необходимы в образовании, потому что они:

1. способствуют облегчению восприятия учебного материала, за счет новых способов его подачи, в отличие от печатной учебной литературы. Содержание информационно-обучающей системы должно быть построено в виде иерархии, в которой верхний уровень состоит из основных понятий и концепций предметной области, а нижние уровни последовательно детализируют и конкретизируют эти понятия. Помимо этого, требуется точно обозначить объекты, определения, утверждения и примеры. Данная особенность (многоуровневость), позволяет изучать предмет с различной степенью глубины;

2. адаптируются к потребностям учащегося, в соответствии с уровнем его подготовки, амбициями и интеллектуальными возможностями;

3. позволяют рассмотреть значительно больше примеров и решить большее количество задач;

4. предоставляют широкие возможности для самостоятельной проверки учащегося на всех этапах работы;

5. фактически, являются бесконечно терпеливым наставником, предоставляя неограниченное количество разъяснений, повторений и подсказок.

Исследования, проведенные в области обучения, зачастую производят сравнение группового и индивидуального обучения. В результате, были выявлены следующие особенности:

1. за 1 час на студента, обучающегося в группе, приходится около 0.1 вопроса, в среднем;

2. индивидуальное обучении увеличивает этот показатель до 120 вопросов в час;

3. для большинства студентов эффективность работы в группе ниже на 50%, чем эффективность индивидуальной работы.

Индивидуальная работа в обучении, дает лучшие результаты. Правда, такой подход достаточно дорог, ведь каждому учащемуся требуется предоставит репетитора. Использование информационно-обучающей системы для подачи материала помогает отчасти решить эту проблему. К тому же, данный вид обучения, лучше отвечает индивидуальным требованиям, интересам и целям учащегося, за счет того, что индивидуальное электронное обучение по эффективности достигает и может превысить уровень индивидуального или традиционного обучения.

Помимо всего, обучающие программы способны использоваться многократно, а также могут быть собраны в библиотеки, и использоваться в режиме реального времени.

Все вышесказанное определило актуальность темы работы - «Информационно-обучающая система на основе мультимедиа технологий».

Целью выпускной квалификационной работы является разработка информационно-обучающей системы для овладения навыками создания электронно-информационных ресурсов.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие основные задачи:

1. анализ существующих технологий разработки информационно-обучающих систем;

2. выбор технологии разработки информационно-обучающей системы;

3. разработка проекта информационно-обучающей системы.

Объектом исследования выступает (является) методика создания информационно-обучающей системы.

Предметом исследования является разработка информационно-обучающей системы на основе мультимедиа технологий.

Основными источниками информации для написания работы послужили: справочная литература и литература по теме ВКР.

Цель и задачи написания работы определили ее структуру, которая состоит из введения, трех глав и заключения.

Во введении обосновывается актуальность работы, цель, задачи, объект и предмет исследования.

В первой главе проводится анализ современных технологий разработки информационно-обучающих систем, их виды, преимущества и недостатки.

Во второй главе описываются основные проектные решения, этапы разработки.

В третьей главе описывается технологическая инструкция.

В заключении сделаны основные выводы и результаты по проделанной работе.

информация обучающий мультимедиа интерфейс

1 Теоретические основы разработки информационно-обучающей системы на основе мультимедиа технологий

1.1 Мультимедиа технологии

1.1.1 Понятие мультимедиа технологии

На сегодняшний день модно выделить три понятия «мультимедиа»:

1. «мультимедиа как идея». Это новый подход к хранению информации различного типа. По мере развития компьютерной техники появлялась возможность обработки разнообразной информации: начиная с чисел, заканчивая видео.

2. мультимедиа это оборудование, позволяющее работать с различной информацией. Это мультимедиа-комплексы, мультимедиа-платы, и, наконец, мультимедиа-центры;

3. мультимедиа это продукт, составленный из многих типов данных, в котором можно свободно ориентироваться. Например: энциклопедия или каталог.

Мультимедиа-продукт может содержать большие объемы информации, сравнимой с большим музеем или библиотекой, а так как он в принципе доступен каждому. Это означает, что он должен быть организован так, чтобы в нем мог разобраться каждый без специального образования. Чтобы этого достичь, разрабатывается система ссылок и меню, которые служат путеводителем по данным.

“Мультимедиа (multimedia) это современная компьютерная информационная технология, позволяющая объединить в компьютерной системе текст, звук, видеоизображение, графическое изображение и анимацию”.

Основными целями применения продуктов мультимедиа, являются:

1. популяризаторская и развлекательная;

2. образовательная или научно-просветительская;

3. научно-исследовательская.

1.1.2 Описание и основные возможности мультимедиа технологии

Резкий скачек, произошедший в развитии этой технологии за последние несколько лет, совершен, прежде всего, из-за развития системных и технических средств. Во-первых, это прогресс в развитии ПЭВМ: резко возрастающие объём памяти, развитие видеотехники, лазерных дисков, а и их всеобщее внедрение. Одну из основных ролей играет разработка методов эффективного и быстрого сжатия данных.

Безоговорочно, появление систем мультимедиа, производит революцию в области образования и в различных сферах профессиональной деятельности, искусства, науки, бизнесе, в играх (компьютерных) и т. д.

Современный персональный компьютер, который оснащен мультимедиа полностью, больше похож на домашний Hi-Fi комплекс, совмещенных с дисплеем. Он оснащен микрофоном, звуковыми колонками, дисководом для оптических компакт-дисков. Кроме всего, данный девайс содержит аудиоадаптер, позволяющий перейти к прослушиванию чистых звуков через колонки со встроенными усилителями.

Сегодня мультимедийные технологии являются одним из наиболее популярных и перспективных ветвей информатики. Их целью является: создание продукта, содержащего, коллекции изображений, данных, которые будут сопровождаться звуком, анимацией, видео и другими визуальными эффектами, в который входит интерактивный интерфейс и механизмы управления. Основной идейной предпосылкой появления мультимедиа технологии считают концепцию организации памяти «MEMEX», которую предложил американский ученый Ваннивер Буш ещё в 1945 году. Представленная концепция была построена на возможности поиска информации не по формальным признакам, а в зависимости от её смыслового содержания. Вначале, эта идея была выражена в виде системы гипертекста. Позже появилась гипермедиа-система, позволяющая работающая с комбинацией звука, графики, видео и анимации. Конечным этапом стала мультимедиа, объединившая в себе обе эти системы. Но основной всплеск интереса к применению мультимедийных технологий в гуманитарной области, связан с именем Билла Гейтса и был вызван в конце 80-х. Именно Гейтс стал автором идеи разработки и успешной реализации коммерческого мультимедиа продукта на практике взяв за основу служебную музейную инвентарную базу данных с использованием в нём всех возможных «сред». Данный продукт получил название «National Art Galeri. London» и объединил в себе три основных принципа мультимедиа:

1. графический дизайн интерфейса и графическое оформление средств навигации;

2. представление информации с помощью набора множества воспринимаемых человеком средств;

3. наличие нескольких сюжетных линий в содержании продукта, в том числе и выстраиваемых самим пользователем, в рамках предложенной в содержании продукта информации, на основе «свободного поиска».

Бесспорным плюсом в представлении информации мультимедиа-технологии являются следующие возможности:

1. детализации изображения на экране;

2. хранения больших объёмов информации на одном носителе;

3. сравнение и обработка изображений различными программными средствами в научно-исследовательских или познавательных целях;

4. использования технологий гипермедиа и гипертекста;

5. осуществление воспроизведения аудио для визуального ряда;

6. использование видеофрагментов и видеозаписей;

7. включения в содержание диска баз данных, методик обработки образов, анимации;

8. подключения к глобальной сети Интернет;

9. работа с редакторами текста, графики и звука, а также картографической информацией;

10. создание собственных наборов информации представляемой в продукте;

11. создание «закладок»;

12. автоматический просмотр всего содержания продукта в режиме «слайд-шоу»;

13. создание анимированного и озвученного «путеводителя» по продукту;

14. включение в состав продукта игровых компонентов с информационными составляющими;

15. «свободная» навигация по продукту.

1.1.3 Основные носители мультимедийных продуктов

В основном, мультимедийные продукты ориентируются либо на средства воспроизведения (CD-ROM) и компьютерные носители, либо на специальные телевизионные приставки (CD-i), либо на телекоммуникационные сети и их системы.

Как носитель используются средства, способные хранить значительное количество разнообразной информации.

1. “CD-ROM оптический диск, предназначенный для компьютерных систем. Основные его достоинства-многофункциональность, свойственная компьютеру, среди недостатков можно отметить отсутствие возможности пополнения информации её «дозаписи» на диск, не всегда удовлетворительное воспроизведение видео и аудио информации”;

2. “CD-i (CD Interactive)-специальный формат компакт-дисков, разработанный фирмой Philips для TV приставок. Среди его достоинств-высокое качество воспроизведения динамичной видеоинформации и звука. Основные недостатки отсутствие многофункциональности, неудовлетворительное качество воспроизведения статичной визуальной информации, связанное с качеством TV мониторов”;

3. “Video-CD (TV формат компакт-дисков)-замена видеокассет с гораздо более высоким качеством изображения. Среди недостатков-отсутствие многофункциональности и интерактивности (на которые он при создании и не был рассчитан)”;

4. “DVD-i (Digital Video Disk Interactive)-формат недалёкого будущего, представляющий «интерактивное TV» или кино. В общем-то DVD представляет собой не что иное, как компакт-диск (CD), только более скоростной и много большей ёмкости. Кроме того, применён новый формат секторов, более надёжный код коррекции ошибок, улучшена модуляция каналов”;

5. USB-флеш-накопитель-запоминающее устройство, использующее в качестве носителя флеш-память, и подключаемое к компьютеру или иному считывающему устройству по интерфейсу USB.

К преимуществам данного носителя можно отнести следующие: универсальность, небольшой вес, портативность и бесшумность работы, низкое энергопотребление, широкий диапазон рабочих температур, устойчивость к механическим воздействиям и воздействию магнитных полей (по сравнению с жёсткими дисками), защищенность от царапин и пыли.

К недостаткам можно отнести:

1. ограниченное число циклов перезаписи. MLC чипы выдерживают не более 5000 циклов перезаписи;

2. скорость чтения/записи ограничены пропускной способностью USB;

3. чувствительны к электростатическому разряду;

4. чувствительны к радиации;

5. асимметричный интерфейс при симметрично выглядящем разъёме. Данный недостаток будет устранен в будущем при использовании симметричного разъема USB Type-C.

1.1.4 Типы данных мультимедиа-информации и средства их обработки

Стандарт средства пакета программ «Multimedia Windows» позволяют работать с разными типами данных мультимедиа. Данная информация содержит помимо традиционных статистических элементов, таких как: графика и текст, еще и динамические: аудио, видео и анимацию.

Мы воспринимаем 95% поступающей информации визуально. Однако, из-за небольшой пропускной способности существующих каналов связи, требуется значительное количество времени для прохождения графических файлов по этим каналам. Что заставляет обратить особое внимание на технологии сжатия данных, которые представляют собой методы хранения одного и того же объёма информации с использованием меньшего количества байт.

Сжатие-представление информации наиболее эффективным способом, или же «выжимание воды» из данных. Оно требует применение преимущества трёх обобщённых для графических данных свойств: предсказуемость, избыточность, и необязательность.

Сейчас, когда сфера применения ПК расширяется дальше, появляется идея создания домашней видеостудии на базе персонального компьютера. Но, когда требуется работать с видеосигналом (цифровым), необходимо обрабатывать и хранить очень большие объёмы информации. MPEG-сжатие видеоинформации, позволяет значительно сократить ее объем без заметного ухудшения качества картинки.

«MPEG»-(Moving Picture Experts Group) используются в технологиях «CD-i», «CD-Video», этот стандарт является частью стандарта «DVD». Активно применяется в спутниковом ТВ, а также кабельном, в цифровом радиовещании, мультимедийных продуктах, в коммуникациях по каналам «ISDN» и в других информационных электронных системах. Зачастую аббревиатуру «MPEG» используют для указания на стандарты, созданные данной группой. Сегодня существуют стандарты:

«MPEG - 1» -предназначается для записи синхронизованных видео и звукового сопровождения на «CD-ROM», при учёте максимальной скорости чтения около 1,5 Мбит/с.

«MPEG - 2»- предназначается для обработки видео соизмеримого по качеству с телевизионным, и пропускной способностью системы передачи данных в пределах от 3 до 15 Мбит/с, специалисты используют и большие потоки, в профессиональной аппаратуре используются потоки до 50 Мбит/с. Многие телеканалы, переходят на технологии, построенные на «MPEG-2». Сжатый сигнал в этом стандарте передается через телевизионные спутники, используется для архивации видео больших объёмов.

«MPEG-3»-разрабатывался для использования в системах телевидения HDTV высокой чёткости, от high-defenition television, скорость потока данных которого составляло бы 20-40 Мбит/с, но в дальнейшем, был реализован как часть стандарта «MPEG-2».

«MPEG-4»-определяет основы работы с цифровым представлением данных медиа для следующих областей: графических приложений, интерактивного мультимедиа и цифрового телевидения.

Также возможна запись звука (цифровая), изменение, работа с волновыми формами звуковых данных (WAVE), и фоновое воспроизведение музыки (цифровой). Еще предусматривается работа через порты «MIDI». Сегодня особой популярностью пользуется формат «МР3». В основу этого формата заложены особенности слухового восприятия человеком, которые отражённы в «псевдоаккустической» модели. Разработчики «MPEG» посчитали, что отнюдь не вся информация содержащаяся в сигнале (звуковом), является необходимой и полезной-большая часть слушателей её не воспринимают. Из-за этого часть данных может считаться избыточной. Эти избыточные данные удаляются без особого вреда для субъективного восприятия. Допустимую степень «очистки» определяют путем многократных экспертных прослушиваний. При этом, в заданных пределах, в соответствии со стандартом, допустимо параметры кодирования, получая меньшую степень сжатия при лучшем качестве или, наоборот, ради более высокого коэффициента сжатия терять в качестве восприятия.

В своем руководстве, компания «Microsoft» уделяет особое внимание средствам ввода и обработки больших текстовых массивов. Рекомендуется использовать различные программы преобразования текстовых документов и методы между различными форматами хранения, с учётом управляющих кодов текстовых процессоров или наборных машин, структуры документов, гиперсвязей и т. п., присутствующих в исходном документе. Так же, возможна работа и со сканированными текстами и продуманно использование средств оптического распознания символов.

В пакет разработчика «Multimedia Development Kit» (MDK) входят средства подготовки данных мультимедиа «BitEdit», «WaveEdit», «PalEdit», «FileWaik», а также «MSDK».

В «Multimedia Windows» архитектуре предусмотрены возможности расширения и независимость от устройств. Верхний системный уровень трансляции, представленный «MMsystem» модулем, отделяет пользовательские программы от драйверов определенных устройств. В составе «MMsystem» есть средства «Media Control Interface» (MCI). Они управляют видеодисками, звуковыми компакт-дисками, отвечают работу сканеров и других устройств. Обработав запрос, драйверы «MCI» обращаются к устройствам, а также к Media Element Manadger (MEDIAMAN). «MEDIAMAN» отвечает за управление обработчиками ввода/вывода для растровых и звуковых файлов. Также в «MMsystem» входят программы нижнего уровня (Low Level Function), которые отвечают за управление драйверами, звуковых устройств, «MIDI» и джойстиков.

На этапе выполнения подключаются все нужные драйверы. Обращение к ним осуществляется на принципах отправки сообщений, что позволяет упростить их создание и работу с ними.

Для представления мультимедиа данных, была разработана структура файлов «RIFF» (Resourse Interchange File Formal), которая обеспечивает общие правила воспроизведения и записи мультимедиа данных, их обмен между приложениями и между разными платформами.

В целом средства «Multimedia Windows» разработаны одним интерфейсом, хотя и довольно тяжелым, лишённым лёгкости для пользователя.

Для разработки мультимедиа системы, нужна дополнительная аппаратная поддержка: цифроаналоговые и аналого-цифровые преобразователи, видеопроцессоры, декодеры, схемы сжатия данных и многое друге. Все отвечающее за звук оборудование объединяют в звуковые карты, а за видео - в видеокарты.

Для IBM совместимых звуковых карт свойственны нижеописанные тенденции:

1. вместо частотной модуляции (FM) для воспроизведения звука, теперь в основном используют табличный сигнал, который более похож на звук реальных инструментов, в отличие от FM синтеза. Используя алгоритмы, позволяющие даже по одному тону музыкального инструмента восстановить их полное звучание, иначе говоря, воспроизводить все остальные инструменты. Производители звуковых карт встраивают WT-синтез двумя способами: либо установкой в виде микросхем на звуковую карту, либо в виде реализации дополнительной платы. Во втором случае суммарная стоимость основной и дополнительной платы выше;

2. разрабатывают совместимые звуковые карты;

3. совместные звуковые карты оснащены сигнальным процессором «DSP» (Digital Signal Processor). Данный процессор ответчает за трёхмерное звучание, распознание речи, WT-синтез, сжатие и декомпрессия аудиосигналов. Причиной, малого количества звуковых карт с «DSP», является то, что это мощное устройство может быть использовано только при решении строго определённых задач;

4. у встроенных устройств обработки звука основной проблемой является ограниченность системных ресурсов IBM PC совместимых компьютеров. Основная проблема кроется в возможных конфликтах по каналам прямого доступа к памяти (DMA);

5. производители стремятся использовать технологии объемного звучания, получая более естественное воспроизведение звука;

6. использование на картах двойного прямого доступа к памяти (режим «Dual DMA»). Выполнить одновременно воспроизведение и запись возможно с помощью каналов «DMA»;

7. устойчиво внедряют звуковые технологий в телекоммуникации. В большинстве случаев звуковые карты покупают для игр, а оставшуюся часть используют для речевого сопровождения мультимедиа программ.

В набор звуковых карт, в основном, входят драйвер, программы записи и воспроизведения звука, утилиты, и еще средства для создания и воспроизведения презентаций, создания игр и энциклопедий.

На компьютерах совместимых с IBM PC, для работы с видео, используют большое количество устройств. Данные устройства возможно систематизировать следующим образом: MPEG плееры, устройства ввода и захвата видеоряда, TV-тюнеры, преобразователи сигналов «VGA TV».

В функции MPEG-плееров входит: воспроизведение видео, записанного на компакт-дисках. Основной сложностью, которую решает MPEG-кодер это выбор для каждого определенного видеопотока оптимального соотношения между видами изображения: Preicted, Intra и Bidirectional. В 1993 году компанией «Sigina Desing» была разработана плата «Reel Magic», которая являлась первым MPEG-плеером.

Современные устройства соединяют в себе аналогово-цифровые и графические микросхемы для обработки видеосигналов. Дискретизировать видеосигнал позволяют фрейм-грабберы, при этом сохраняя отдельные кадры изображения в буфере с возможностью дальнейшей записи на диск. Также они могут выводить кадры на экран компьютера, напрямую.

Внешне, TV тюнеры похожи на коробочку или карту. Они преобразовывают аналоговый видеосигнал, который поступает по сети антенны или кабельного телевидения.

Трансляция сигнала в цифровом образе «VGA» изображения в аналоговый сигнал, пригодный для ввода на телевизионный приёмник, является главной задачей VGA-TV преобразователей. В основном, производители предлагают устройства, выполненные в варианте внутренней ISA карты, или в виде внешнего блока.

Преобразователи используют для наложения видеосигналов при создании титров, например. В таком случае производится полная синхронизация преобразованного компьютерного сигнала, а при наложении формируется специальный ключевой сигнал трёх видов: lumakey, alpha channel, chromakey.

1. во время формирования сигнала lumakey, наложение осуществляется там, где яркость Y превышает заданный уровень;

2. в случае с chromakey изображение накладывают прозрачно только там, где его цвет совпадает с заданным;

3. альфа канал (alpha channel) применяют в профессиональном оборудовании, которое основано на формировании специального сигнала с простым распределением, определяющим степень смещения видеоизображения в различных точках.

1.2 Анализ технологии и платформы разработки информационно-обучающих систем

1.2.1 Определение информационно-обучающей системы

“Информационно-обучающая система это человеко-машинный комплекс, реализующих сценарии учебной деятельности, и определенным образом подготовленных знаний (структурированной информации и системы упражнений для ее осмысления и закрепления), работающий в диалоговом режиме и предназначенный для управления обучающей деятельностью, целью которой является получение знаний, умений и навыков”.

Обучающая система должна обучать, но только изучение теоретического материала еще не является обучением. Тогда, обучающая система понятие более масштабное, чем электронный учебник. Она обязана включать в себя теоретический материал и примеры к нему, средства для отработки практических навыков у обучаемого, а также средства контроля полученных умений, знаний и навыков.

Вместе с развитием систем управления контентом (CMS - Content Management System), начали появляться специальные системы управления обучением.

В литературе можно встретить следующую англоязычную аббревиатуру систем управления обучением:

1. LMS (Learning Management System) - система управления обучением;

2. CMS (Course Management System) - система управления курсами;

3. LCMS (Learning Content Management System) - система управления учебным материалом;

4. MLE (Managed Learning Environment) - оболочка для управления обучением;

5. LSS (Learning Support System) - система поддержки обучения;

6. LP (Learning Platform) - образовательная платформа;

7. VLE (Virtual Learning Environments) - виртуальные среды обучения.

Самыми распространенными считаются LMS и CMS.

1.2.2 Краткая история развития электронного обучения

Обучающие программы разработаны так, чтобы могли быть использованы многократно, чтоб они могли быть объединены в библиотеки или применяться в реальном времени, как показано на рисунке. 1.1, который объясняет название «Advanced Distributed Learning» (ADL).

Начало «ADL» инициативы (продвинутого распределенного обучения) обусловили развитие электронного обучения и интерес к нему со стороны правительства, учебных заведений, и коммерческих организаций.

Основные цели инициативы «ADL»:

1. система имеет генеративную функцию, может хранить и предоставлять контент, согласно требованиям пользователя в режиме реального времени;



Рис. 1.1 - Видение ADL инициативы

2. система может представлять материал, его порядок подачи, уровень сложности, стиль согласно желаниям, требованиям и уровню образования пользователя;

3. система призвана достичь высокого уровня индивидуализации;

4. система может использоваться одинаково хорошо как для обучения, так и для проверки знаний;

5. система приспособлена для ведения диалога между программой и пользователем на ограниченном естественном языке;

6. система для генерации подачи материала может использовать sharable instructional objects (доступные учебные объекты).

Первым шагом перехода к интернет-обучению стал переход от CD-ROM к on-line доставке контента. Телекомуникационная сеть первоначально использовалась только как средство распространения. Все содержание было монолитно, предназначено только для определенных программ и практически неделимо. Для использования первых образовательных интернет-программ, пользователю требовалось загрузить определенные программы разработчика. Системы навигации и подачи информации не всегда работали во всех средах.

При дальнейшей разработке, стало необходимым отделение содержания от представляющих его программ, и создание систем управления обучением (Learning Management Systems).

«SCORM» (Sharable Content Object Reference Model) модель обмена учебными материалами (рис. 1.2).

Рис. 1.2. Модель систем управления обучением

Вместе с развитием сети Интернет и распространением дистанционного обучения, работа над «SCORM» стандартом стала ключевой задачей «ADL». «SCORM» объединил и улучшил разработанные ранее спецификации и стандарты, создав четкую модель распространения образовательного контента, основанную на LMS.

Web стал основной средой распространения объектов «SCORM», поэтому пропала необходимость адаптировать дальнейшие программные разработки к новым платформам.

Исследователи сосредотачивают свое внимание на следующих проблемах, в то время как «SCORM» продолжает развивать технические стандарты электронного дистанционного образования:

1. определение многократного использования образовательных объектов;

2. разработка новых моделей контента;

3. разработка модели оценки знаний;

4. создание новых моделей упорядочения содержания;

5. создание образовательных «хранилищ».

Каждая из этих проблем ведет к созданию новых спецификаций, которые расширят работу SCORM.

1.2.3 Обзор стандартов

Стандарт представляет собой формат, который утвержден признанным институтом стандартизации или принятый де-факто в качестве образца предприятиями отрасли. Разработаны стандарты для языков программирования, форматов представления данных, операционных систем, протоколов связи, электронных интерфейсов и т.д.

Благодаря стандартизации каждый пользователь может комбинировать оборудование и программы различных производителей в зависимости от своих индивидуальных потребностей, поэтому наличие стандартов важно для каждого пользователя информационных технологий. Так как, если единого стандарта не существовало бы, то пользователь должен бы был ограничиваться устройствами и программами только одного производителя. Стандартизации подлежат как оборудование, так и программное обеспечение, в частности, программы, используемые в электронном обучении.

К самым распространенным стандартам в сфере электронного обучения относятся следующие:

1. IEEE (Institute of Electrical and Electronic Engineers) Институт электротехники и электроники;

2. LTSC (Learning Technology Standards Committee) Комитет Технологии Образовательных Стандартов;

3. AICC (Airline Industry Computer Based Training Committee) Международный комитет по компьютерному обучению в авиации;

4. IMS (Instructional Management Systems) Системы организации обучения;

5. ADL (Advanced Distributed Learning) Продвинутое распределенное обучение;

6. ARIADNE (Alliance of Remote Instructional Authoring & Distribution Networks for Europe) Консорциум АРИАДНА - стандартизация обмена учебным контентом для Европейского Союза;

7. PROMETEUS;

8. The Dublin Core Metadata.

Первые попытки стандартизации были принята в авиационной индустрии. В данной отрасли, в основном, использовалось компьютерное обучение. Кроме этого, при малом количестве поставщиков присутствовало большое количество потребителей учебных программ.

Комиссия «AICC» была сформирована, в результате объединенных усилий поставщиков и потребителей учебного контента. В дальнейшем этой комиссией был разработан одноименный наиболее распространенный стандарт обмена учебными материалами.

Стандарт «AICC» разработан на основании обмена текстовыми файлами и не отражал в полной мере новые возможности технологий Интернет.

Главным минусом существующих систем обучения (IMS) является то, что управляющие функции осуществляются по-разному в системах разных производителей, что приводит к возрастанию себестоимости учебных материалов.

Во-первых, это объясняется тем, что разработчикам учебных материалов требуется создавать отдельные прикладные программы для разных систем организации обучения для того, чтобы разрабатываемые ими учебные материалы могли быть успешно использованы на разных платформах.

Во-вторых, разработчики систем обучения часто вынуждены вкладывать деньги в разработку собственных средств авторизации учебных материалов.

Наконец, у разработчиков, как правило, нет возможности распределять затраты на разработку между продавцами, и они ограничивают сбыт своей продукции потребителям, остановившим свой выбор на каких-то конкретных сериях их изделий.

Разрабатываемые «IMS» стандарты, помогают избегать эти трудности и содействуют внедрению технологии обучения, основанной на функциональной совместимости. Некоторые спецификации «IMS» получили мировое признание и стали стандартами для учебных продуктов и услуг. Основными направлениями создания спецификаций «IMS» являются: метаданные, совместимость вопросов и тестов, упаковка содержания, и управление содержанием.

Правительственное распоряжение «Об использовании технологии для улучшения обучения служащих федерального правительства» обязало Министерство Обороны взять на себя инициативу в работе с другими федеральными агентствами, высшей школой и коммерческими организациями над разработкой спецификации в сфере новых технологий в образовании.

Что касается «SCORM», «ADL» лаборатории должны проверять все продукты «ADL» на предмет доступности, возможности использоваться повторно, длительно и эффективно. Эти критерии касаются следующих особенностей:

1. способность перемещать образовательный контент в любую среду вне зависимости от прикладной программы;

2. многократно использовать контент в любой среде вне зависимости от прикладной программы;

3. создание образовательного контента доступного и легко поддающемуся поиску, вне зависимости от прикладных программ;

4. применения SCORM к образовательным программам.

Для достижения этих задач ADL организовал «Plugfest»-конференции, где представители правительства, высшей школы и бизнеса могут обменяться опытом по созданию образовательных программ и продемонстрировать новые ADL разработки на основе SCORM.

SCORM определяет модель агрегирования контента и рабочее окружение учебных объектов в рамках веб-обучения.

В начале, это был набор технических описаний и руководств. В последующем к процессу присоединился целый ряд организаций и проект принял более универсальный характер.

Долговременная цель ADL состоит в развитии технологий, позволяющих динамическое обучение, причем контент составляется под конкретного ученика и доставляется в персонифицированной форме.

SCORM получил самое широкое признание среди всех появившихся продуктов стандартизации электронного обучения, в последнее время. Данную модель используют при разработке систем обучения, опирающихся на ресурсы интернета. Модель SCORM, являясь эталоном, состоит из следующих частей:

1. введение;

2. описания модели интеграции содержания;

3. описания рабочей среды.

SCORM - это эталон, с помощью которого проверяется эффективность и практическая применимость набора отдельных спецификаций, а также стандартов.

Нужно обратить внимание на то, что SCORM пока еще не утвердился как стандарт окончательно, и что процедура независимого сертифицирования для него еще не выполнялась.

Для контроля за успехами и достижением уровня компетенции учащихся, а также для подготовки определенного плана прохождения обучения по материалам курса, необходимо соблюдать спецификации SCORM «Среда выполнения программ» и «Последовательность подачи материала».

Для переноса учебных материалов в другие виртуальные среды обучения, которые соответствуют требованиям SCORM, требуется руководствоваться форматом обмена данными «упаковка содержания».

В соответствии с требованиями SCORM, учебные программы должны включать в себя три основных компонента:

1. язык взаимодействия программ;

2. файл-манифест / пакет содержания;

3. метаданные о курсе.

Сегодня многие занимающиеся стандартизацией организации, обсуждают вопрос создания новой архитектуры обучающих программ на основе Web. В результате, должны появиться новые критерии и спецификации создания таких программ.

Ниже представлены характеристики, которые возможно будут включены в следующие издания SCORM:

1. разработка новой архитектуры «run-time and content data model» (модели выполнения и содержания);

2. включение электронных объектов представления материала;

3. проектирование новой модели контента;

4. включение игровых технологий.

Пути дальнейшего развития SCORM еще не определены. Возможные направления развития будут обсуждаться в течение следующих лет.

1.2.4 Требования к системам

При выборе программного обеспечения для систем обучения можно учитывать следующие характеристики:

1. эксплуатационная надежность;

2. безопасность;

3. соответствие разработанным стандартам;

4. удобство администрирования и использования;

5. модульность;

6. обеспечение доступа;

7. стоимость ПО, сопровождения и аппаратной части.

Стоит отметить, что многие из них дублируются. Однако более подробный разбор каждой характеристики по отдельности позволяет понять технические требования к системам обучения глубже.

Эксплуатационная надежность характеризуется удобством простоту обновления контента с помощью уже существующих шаблонов и простоту администрирования. Осуществляя выбор программного обеспечения, требуется обратить внимание на содержание учебного курса и структуру сайта, чтобы они были разделены, чтобы при обновлении контента вы не могли случайно удалить важные позиции меню.

Системы обязаны быть совместимыми с другими «e-learning» решениями. Хотя и считается, что соответствующего всем стандартам программного «универсального» решения нет, все же возможно подобрать систему, поддерживающую хотя бы один распространенный стандарт. В противном случае вы будете связываться с разработчиками этой системы, начиная от момента ее установки до конца жизни.

Совместимость требуется в ситуациях, когда:

1. происходит обмен контента из одной системы управления обучения в другую;

2. используются разработанные курсы;

3. появляются новые сотрудники.

Чтобы гарантировать совместимость, требуется найти ПО, поддерживающее определенные стандарты, принятые в индустрии. В лучшем случае, ПО должно позволять использование одних и тех же учебных материалов в различных системах управления обучения и управления контентом.

При выборе новой системы необходимо обеспечить удобство работы с ней, так как потенциальные ученики не станут использовать технологию, которая кажется громоздкой или создает трудности при навигации, никогда. Технология обучения должна быть интуитивно понятной. В учебном курсе должно быть легко найти меню, легко переходить к разделам и общаться с преподавателем.

Пользователи не станут разбираться в полном руководстве по использованию курсов или тратить время на то, чтобы понять, как создать тест. Программное обеспечение должно быть простым и открытым.

В современных системах обучения возможно использовать небольшие взаимозаменяемые объекты знаний-модули. Это самодостаточные информационные блоки, которые могут быть повторно использованы для учебных целей. Объекты знаний могут быть перенесены из одного курса или урока в другой. Целью создания этих объектов-является уменьшение времени разработки курсов, поскольку, создав один объект, его можно повторно использовать вновь и вновь. Такие блоки могут объединяться, разъединяться и располагаться в различном порядке, независимо от их размера или цвета.

Для обеспечения доступа, требуется:

1. обучаемые не имели препятствий для доступа к учебной программе;

2. приобретаемая технология должна подходить для всех возможных пользователей.

Приобретенное программное обеспечение требуется протестировать на тех браузерах, которые будут использовать обучаемые. Чтобы убедиться, что учебная программа работает на той платформе, на которой должна, необходимо осуществить тестирование по нескольким сценариям.

Не маловажным аспектом является стоимость программного продукта.

При подсчете цены нужно учитывать следующее:

1. стоимость всего программного обеспечения (вместе с самой системой, операционной системой, системой управления базами данных, антивирусными программами, программным обеспечением для безопасности и т.д);

2. сопровождение;

3. стоимость аппаратной части (вместе с сервером, системой резервирования питания, системой резервирования данных, сетевыми и канальными средствами, резервированием для «холодной» и «горячей» замены аппаратуры в случае поломки).

1.2.5 Обзор систем управления обучением

MOODLE (Modular Object-Oriented Dynamic Learning Environment):

1. офиц.сайт: www.moodle.org;

2. поддерживает: IMS/SCORM спецификаций;

3. платформа: PHP, MySQL, PostgreSQL;

4. используется лицензия: GNU General Public License (GPL);

5. поддерживает русский язык.

Рис. 1.3. Фрагмент сайта

Люди получают новые знания в при взаимодействии с окружающим миром. Всё, что человек читает, видит, слышит, ощущает и трогает, он сравнивается с ранее полученным знанием. Знания закрепляются, если их получается успешно использовать на практике. В большей мере, при обучении, имеет место трактовка, а не простая передача информации от одного к другому.

Конструктивизм утверждает, что особую эффективность обучение получает тогда, когда учащийся формирует что-то для других в процессе обучения. Начиная от высказываний, утверждений или написания сообщений в интернете, заканчивая более комплексными произведениями, такими как дом, картина или пакет программ.

Социальный конструктивизм расширяет вышеописанные идеи до группы, которая формируют что-либо для других учащихся, работая совместно, и разрабатывая «малую культуру» разделяемых участниками группы предметов и смыслов.

Концепция «вовлечённое и отвлечённое» является более глубоким исследованием мотивации поведения участников в дискуссиях. «Отвлечённое» поведение означает, что кто-то пытается «опираться на факты» и остаться «объективным». Он способен защитить собственные соображения, пользуясь логикой для определения слабых мест в суждениях оппонента. «Вовлечённое» поведение является более эмоциональным подходом, допускающим субъективность. При этом человек слушает и задает вопросы для того, чтоб понять другие точки зрения. "Сконструированное" поведение означает, что человек способен применять два вышеописанных подхода, и выбирать в зависимости от сложившейся ситуации какой из них применить.

Осмысление данных вопросов помогает обратить больше внимания на то, какой опыт стал бы полезным для учебы с точки зрения учащегося, и менее зацикливаться на обычном распространении материалов, которыми ученики должны овладеть, и дальнейшим выставлением оценок. Еще это помогает понять, как участники курса могут быть столь же учителями, сколь и учащимися. Как учитель, участник сможет прекратить быть просто "источником знаний" и стать вдохновителем, ролевой моделью культуры класса, связываясь с учащимися в индивидуальном порядке и работая с их личными потребностями, одновременно с этим направляя дискуссии и деятельность всей группы учащихся к достижению его общих учебных целей.

Безоговорочно, «Moodle» не пытается навязывать данный тип поведения, но всё же именно он поддерживается «Moodle» лучше всего. В дальнейшем, со стабилизацией технической инфраструктуры «Moodle», нововведения в области «педагогической поддержки» станут главным направлением в развитии этой системы.

Claroline:

1.офиц.сайт: www.claroline.net;

2. текущая версия: 1.8.4;

3. поддерживает: IMS/SCORM спецификаций;

4. используется Языки приложения: PHP, JAVA;

5. используется СУБД: MySQL;

6. используется лицензия: GNU General Public License (GPL);

7. поддерживает русский язык.

Приложение было разработано в Бельгийском институте педагогики и мультимедиа католического университета в Лувене (рис. 1.4).

Dokeos

1. офиц.сайт: www.dokeos.com;

2. поддерживает: IMS/SCORM;

3. используется платформа: PHP, MySQL;

4. используется лицензия: GNU General Public License (GPL);

5. поддерживает русский язык.



Рис. 1.4. Фрагмент сайта

Рис. 1.5. Фрагмент сайта

Платформа разработки сайтов дистанционного обучения, построенная на ветке Claroline. Данная ветка является клоном свободно -распространяемого программного продукта, созданного для изменения приложения-оригинала в том или ином направлении.

Dokeos-является результатом работы нескольких разработчиков из первоначальной команды Claroline, которые задумали:

1. изменить ориентацию приложения. Dokeos, в большей мере ориентируется на профессиональную клиентуру, скажем, на персонал предприятия;

2. составить для платформы набор дополнительных сервисов. Название Dokeos относится как к приложению, так и к сообществу, которое предлагает набор различных сервисов к платформе. Dokeos является бесплатным приложением, так как лицензия Claroline (GNU/GPL) предполагает, что ветки подпадают под одну лицензию. Поскольку ветка была разработана недавно, оба приложения сейчас довольно похожи друг на друга, несмотря на некоторые различия в эргономике, построении интерфейса, функционале уже проявляются.

ATutor

1. офиц.сайт: www.atutor.ca;

2. поддерживает: IMS/SCORM;

3. текущая версия: 1.5.2;

4. языки приложения: PHP, JAVA;

5. используется СУБД: MySQL;

6. используется лицензия: GNU General Public License (GPL);

7. поддерживает русский язык.

Рис. 1.6. Фрагмент сайта

Данная система разработана канадскими специалистами и включает в себя набор необходимых «e-learning» инструментариев.

ILIAS

1. офиц.сайт: www.ilias.de;

2. поддерживает: IMS/SCORM;

3.текущая версия: 3.8.0;

4. языки приложения: PHP;

5. используется СУБД: MySQL;

6. используется лицензия: GNU General Public License (GPL).

Рис. 1.7. Фрагмент сайта

SAKAI

1. офиц.сайт: http://www.sakaiproject.org/;

2. поддерживает: IMS/SCORM;

3. платформа: JAVA;

4. используется СУБД: MySQL, Oracle, hsqldb;

5. используется лицензия: GNU General Public License (GPL).

Рис. 1.8. Фрагмент сайта

OLAT

1. офиц.сайт: http://www.olat.org;

2. текущая версия: 5.1.3;

3. стандарты: SCORM/IMS (IMS Content Packaging, IMS QTI);

4. языки приложения: Java;

5. используется СУБД: MySQL, PostgreSQL;

6. используется лицензия: GNU General Public License (GPL);

7. поддерживает русский язык.

Рис. 1.9. Фрагмент сайта

В 1999 году в Университете Цюриха в Швейцарии была разработана система, где она до сих пор является основной образовательной платформой электронного обучения.

OpenACS (Open Architecture Community System)

OpenACS это система для разработки масштабируемых, переносимых образовательных ресурсов. Она является основой для многих компаний и университетов, занимающихся использованием технологий электронного обучения.

1. офиц.сайт: http://openacs.org;

2. текущая версия: 5.3.1;

3. используется СУБД: ORACLE;

4. используется лицензия: GNU General Public License (GPL);

5. поддерживает русский язык.

LRN

С сайта возможно скачать «LiveCD», чтобы опробовать систему на домашнем компьютере локально.

1. офиц.сайт: http://dotlrn.org;

2. текущая версия: 2.2.1;

3.используется СУБД: ORACLE;

4. поддерживает русский язык.

COSE

1. офиц.сайт: http://www.staffs.ac.uk/COSE/;

2. текущая версия: 2.1;

3. языки приложения: PERL, JAVA.

LON-CAPA

1. офиц.сайт: http://www.lon-capa.org/;

2. существует возможность установки через репозитарий: для FC6 http://install.loncapa.org/versions/fedora/6/FC6_loncapa_yum.conf;

3. Языки приложения: PERL.

ELEDGE не обновляется с 2003г

1. офиц.сайт: http://eledge.sourceforge.net/;

2. разработчик: University of Utah;

3. текущая версия: 3.1.0;

4. языки приложения: Java;

5.используется СУБД: MySQL.

Colloquia

1. офиц.сайт: http://www.colloquia.net/ (рис. 1.10);

2. текущая версия: 1.4.3;

3. языки приложения: JAVA.



Рис. 1.10. Фрагмент сайта

The Manhattan Virtual Classroom

1. офиц.сайт: http://manhattan.sourceforge.net;

2. текущая версия: 3.2.0;

3. стандарты: Scorm, Dublin Core, AICC;

4. используется лицензия: GNU General Public License (GPL).

DodeboLMS

1. разработчик: DodeboLMS;

2. офиц.сайт: http://www.docebolms.org;

3. язык приложения PHP;

4. используется СУБД: MySQL;

5. последняя версия: DoceboLMS 2.0.4.

Таблица 3.2 Сравнительные характеристики систем управления обучением

	Moodle	Sakai	ATutor	Claroline	Dokeos	OLAT	ILIAS
SCORM	+	+	+	+	+	+	+
IMS	+	+	+	+	+	+	-
Языки прилож.	PHP	+	-	+	+	+	-	+
	Java	-	+	-	-	-	+	-
СУБД	MySQL	+	+	+	+	+	+	+
	Oracle	-	+	-	-	-	-	-
	PostgreSQL	-	-	-	-	-	+	-
	hsqldb	-	+	-	-	-	-	-
Лицензии	GNU/GPL	GNU/GPL	GNU/GPL	GNU/GPL	GNU/GPL	GNU/GPL	GNU/GPL
Рус.язык	+	+	+	+	+	+	+
Др.языки	>54	28	>50	36	38	34	43
Система проверки знаний	тесты	+	+	+	+	+	+	+
	задания	+	+	-	+	-	+	-
	семинары	+	-	-	-	-	-	-
	форумы	+	+	-	-	-	-	-

В данной таблице приведены лишь некоторые системы достойные особого внимания.

1.3 Постановка задачи разработки интернет сайта

Информационно-обучающая система на основе мультимедиа технологий предназначена для Оренбургского филиала федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования «Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики». В информационно-обучающей системе (далее «Сайт») представлен теоретический материал и примеры к нему, средства для отработки практических навыков у обучаемого, а также средства контроля полученных умений, знаний и навыков. Кроме того, представление информации в сети Интернет позволяет решать такие задачи при обучении:

1. индивидуализация обучения. Данная задача позволяет улучшить качество обучения из-за учета индивидуальных особенностей обучаемых. К основным особенностям относят: уровень начальной подготовки, предпочтительные формы подачи информации, скорость восприятия информации, объем и глубину материала, мотивацию к обучению, предметную область, склонность к групповой работе и ряд других;

2. персонализация учебного процесса. Обучение проходит не в рамках учебной группы, а по индивидуальному графику. Данный график можно оперативно изменять в зависимости от занятости учащегося и его темпом восприятия информации в данный момент;

3. увеличение качества обучения. Использование новых принципов, приемов и технических средств, к числу которых относится и доступ к учебным материалам посредством Интернета, являясь проявлением технического прогресса, должно при правильном использовании приносить свои плоды;

4. сохранение и распространение педагогического опыта, знаний и методики преподавания. Уникальные учебные курсы, носителями которых являются преподаватели, со временем теряются из-за того, что не были записаны или не заархивированы;

5. снижение стоимости компонентов учебного процесса может достигаться за счет электронной публикации учебных материалов, а не полиграфической. Экономически это выгодно, так как в основном полиграфия не может быть осуществлена по финансовым соображениям, что определяется как коротким временем жизни таких материалов, так и прямыми затратами и малыми тиражами.

Требования к графическому дизайну веб-сайта: