Применение мультимедиа в педагогическом процессе

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

Мультимедиа-это сумма технологий, позволяющих компьютеру вводить, обрабатывать, хранить, передавать и отображать (выводить) такие типы данных, как текст, графика, анимация, оцифрованные неподвижные изображения, видео, звук, речь.

Появление систем мультимедиа, безусловно, производит революционные изменения в таких областях, как образование, компьютерный тренинг, во многих сферах профессиональной деятельности, науки, искусства, в компьютерных играх и т.д.

Появление систем мультимедиа подготовлено как с требованиями практики, так и с развитием теории. Однако, резкий рывок в этом направлении, произошедший в этом направлении за последние несколько лет, обеспечен прежде всего развитием технических и системных средств. Это и прогресс в развитии ПЭВМ: резко возросшие объем памяти, быстродействие, графические возможности, характеристики внешней памяти, и достижения в области видеотехники, лазерных дисков — аналоговых и CD-ROM, DVD-ROM а также их массовое внедрение.

Теpмином MULTIMEDIA (что в пеpеводе с английского означает “многосpедность”) опpеделяется заветная мечта большинства пользователей компьютеpной техники.

Это понятие опpеделяет инфоpмационную технологию на основе пpогpаммно-аппаpатного комплекса, имеющего ядpо в виде компьютеpа с сpедствами подключения к нему аудио- и видеотехники.

Мультимедиа-технология позволяет обеспечить пpи pешении задач автоматизации интеллектуальной деятельности объединение возможностей ЭВМ с тpадиционными для нашего воспpиятия сpедствами пpедставления звуковой и видеоинфоpмации, для синтеза тpех стихий (звука, текста и гpафики, видео).

Мультимедиа инфоpмация содеpжит не только тpадиционные статистические элементы: текст, гpафику, но и динамические: видео, аудио и анимационные последовательности

Как и другие области информатики, мультимедиа состоит из трех главных частей: основных технологий, стандартов программного обеспечения и инструментальных средств, и программных приложений.

Основные технологии включают преобразователи звуковой и видеоинформации, запоминающие устройства большой емкости, методы сжатия и декомпрессии, методы управления объектами, редакторы для манипулирования цифровыми объектами, мониторы мультисинхронизации, и контроллеры дисплея.

Инструментальные средства и методы программного обеспечения включают управление и инфраструктуру хранения для объектов мультимедиа, управления мультимедиа в сети, языки для запросов, редактирования и модификации, и контроллеры потока мультимедиа (также известные как авторские средства).

Навигация в системах мультимедиа

Запрос к информации в системах мультимедиа требует мощного языка, который включает понятие семантического поиска данных.

Объекты мультимедиа отыскиваются такими способами: поиск с помощью тега или идентификатора, поиск с помощью условного утверждения, поиск по подобию и вхождению (или не вхождению) образцов, и, наконец, поиск по содержанию (семантике), т.е. по значению информации, которую содержат данные. Семантический поиск должен обеспечивать нахождение не полностью определенной информации и удовлетворять запросам, основанным на подобии.

Важная часть систем мультимедиа – администратор представления, который осуществляет синхронизацию различных объектов в течение времени просмотра и поиска для обеспечения отображения объектов мультимедиа требуется их временная и пространственная синхронизация.

Проблемы интеграции данных

Системы мультимедиа интегрируют данные различных типов, включая текст, графику, изображения, звук и видео.

Такая интеграция данных в системах мультимедиа представляет некоторую проблему: она требует разработки специализированных методов, которые являются специфическими для каждого типа данных. Поэтому системы мультимедиа включают межотраслевые исследования в областях баз данных, текстовых поисковых систем, обработки изображений, обработки звуковых сигналов и видеотехнологий.

Благодаря свей сути, типы данных мультимедиа не зависят логически один от другого. Чтобы обеспечить однородную платформу для манипулирования разнородными данными, нужно исследовать каждый из типов данных, способы его использования и связанные с этим проблемы.

Обучение с применением мультимедиа

а) Особенности современной системы открытого образования

Одной из перспективных образовательных областей использования мультимедийных технологий является система открытого образования. Современная система открытого образования основывается на практической реализации новых форм организации обучения, в числе которых следует особо выделить дистанционное обучение, которое является важнейшей формой образовательного процесса, появившейся благодаря внедрению в учреждения образования современных средств электронных коммуникаций.

Под системой дистанционного образования понимается комплекс образовательных услуг, предоставляемых широким слоям населения с помощью специализированной информационно-образовательной среды, ориентированной на средства обмена информацией на любых расстояниях.

Дистанционное обучение представляет собой совокупность современных педагогических, компьютерных и телекоммуникационных технологий, методов и средств, обеспечивающая возможность обучения без посещения учебного заведения, но с регулярными консультациями у преподавателей учебного заведения. Дистанционная форма обучения не регламентирует временные и территориальные требования к реализации учебного процесса.

Дело в том, что круг людей, желающих получить высшее образование, постоянно расширяется. Кроме этого, в условиях рыночных отношений возрастает спрос на вузовские образовательные услуги различных уровней со стороны всех слоев населения (служащие, безработные, инвалиды, домохозяйки и т.п.). В то же время, дистанционное обучение позволяет получить основное или дополнительное (второе высшее) образование параллельно с основной деятельностью человека или же дает возможность получить профессию лицам, которые по состоянию здоровья или по причине удаленности места проживания от интересующего вуза не могут обучаться по дневной очной системе.

История развития заочного и дистанционного образования демонстрирует несколько устойчивых особенностей подобной формы обучения:

· многообразие и разнородность в отношении уровней (от начального до высшего образования) и студентов (от детей младшего возраста до взрослых людей);

· круг преподаваемых предметов включает такие разнообразные дисциплины, как стенография, горное дело и общее образование;

· область используемых методов обучения (переписка, печать, радио и телевидение, практические работы, открытые экзамены);

· многообразие стран, применяющих такой метод (развитые и развивающиеся, большие и маленькие);

· способ решения различных социальных и исторических проблем (разрозненное и депортированное население, империализм и независимость, войны и революции, индустриализация).

Говоря о дистанционном образовании, можно выделить характерные признаки, не зависящие от конкретной образовательной системы. В частности, при дистанционных формах организации педагогического процесса основной упор делается на усиление самостоятельного и индивидуализированного обучения. Доминирующей тенденцией в развитии дистанционного обучения становится модель личностно-ориентированного обучения, учитывающего индивидуальные, личностные качества каждого обучаемого и основывающегося на передовых педагогических и информационных технологиях.

Кроме этого, нельзя не отметить, что дистанционные формы обучения существенно изменяют стиль деятельности педагогов. Преподавателю предназначается организовать самостоятельную познавательную деятельность обучаемых, вооружать их методами и способами познания и добывания знаний, развивать умения применять их на практике, использовать новейшие телекоммуникационные средства для всех видов дистанционного общения.

Развитие дистанционного образования влечет за собой развитие новых подходов к разработке педагогических средств, таких как учебники, практикумы, сборники заданий и тестов. Все они должны быть нацелены на учащегося, а потому в большей степени являться информативными, энциклопедичными. Больший упор должен быть сделан на разработке различных тренажеров и самоучителях, а с развитием телекоммуникационных технологий важнейшими педагогическими средствами для личностно-ориентированного обучения становятся мультимедийные образовательные ресурсы Интернет и мультимедийные гипертекстовые электронные учебники.

Реализация государственной политики России в части расширения возможностей личности для получения высшего профессионального образования и повышения доступности образования широким слоям населения, включая русскоязычное население стран ближнего и дальнего зарубежья, неизбежно приводит к необходимости создания открытого образовательного пространства, существенно дополняющего структуру существующей системы образования и позволяющего реализовать парадигму открытого образования.

Существует несколько равнозначных определений открытого образования. В частности, открытое образование – это система обучения, доступная любому желающему, без анализа его исходного уровня знаний, использующая технологии и методики дистанционного обучения и обеспечивающая обучение в ритме, удобном учащемуся.

Согласно определения, данного Льюисом “Открытое обучение включает два основных требования: улучшенная доступность образования для студентов, и развитие независимости студентов. Эти цели достигаются путем предоставления студенту широкого выбора возможностей в рамках различных аспектов учебного процесса. Выбор может быть предоставлен относительно места и времени учебы, а также относительно самих учебных программ, после того, как студенту предоставлен доступ к ним: например, студент может выбирать содержимое учебных программ, их интенсивность, методику, применяемые мультимедийные материалы, а также форму оценки знаний. Такая возможность самостоятельного выбора программы существенно развивает независимость студента: благодаря структурированной и поддерживаемой системе выбора среди множества возможных альтернатив обучения, студенты работают более независимо”.

Открытое обучение представляет собой определенную философию, в основе которой лежит расширение доступности и личного выбора в процессе обучения, в то время как дистанционное образование связано исключительно со способами передачи знаний. Действительно, можно достичь большей доступности и гибкости методами дистанционного образования, но также существуют системы дистанционного образования, которые не реализуют идей открытого обучения. Стоит, однако, отметить, что обе эти концепции зародились из единого понятия “независимого обучения”.

Создание перспективной системы образования, способной подготовить российское общество в целом и каждого человека в отдельности к жизни в условиях конкурентоспособной экономики – одна из важных и актуальных проблем, решение которой возможно лишь на уровне государственной политики. Развитие системы образования в нынешних условиях определяется необходимостью непрерывного, самостоятельного, опережающего, распределенного и, конечно, открытого образования.

Система открытого образования должна стать таким социальным институтом, который был бы способен предоставить человеку разнообразные образовательные услуги, позволяющие учиться непрерывно, и обеспечить возможность получения современного профессионального знания. Подобная система дает возможность каждому обучаемому выстроить ту образовательную траекторию, которая наиболее полно соответствует его образовательным и профессиональным способностям, независимо от того, где бы территориально он ни находился. В итоге, формируется сеть (консорциум) связанных друг с другом учебных учреждений, которая обеспечивает создание пространства образовательных услуг, взаимосвязь и преемственность программ, способных удовлетворять запросы и потребности населения. Таким образом, создается возможность многомерного движения специалиста в образовательно-профессиональном пространстве, его развитие через обучение а также постоянный образовательный и профессиональный консалтинг.

При создании системы открытого образования в полной мере используются накопленные в российской высшей школе научно-методический, кадровый и производственный потенциал, информационные ресурсы и технологии, опыт проведения дистанционного обучения, существующая телекоммуникационная инфраструктура и организационные структуры высшей школы.

Эффективное объединение усилий вузов, других образовательных учреждений и организаций в области создания и внедрения в практику принципов открытого образования производится на основе:

· требований государственного образовательного стандарта;

· общих психолого-педагогических, методических и технологических требований к учебно-методическим и информационным ресурсам открытого образования;

· единых требований к уровню психолого-педагогической компетентности кадров системы открытого образования;

· создания единой информационно-образовательной системы открытого образования;

· объединения бюджетных и внебюджетных источников финансирования на развитие открытого образования в целом;

· координации функционирования системы открытого образования.

б) Области применения мультимедиа в образовании

В литературе по компьютерным средствам обучения используется большое количество терминов, характеризующих типы программ учебного назначения. При этом часто разные авторы вкладывают в один и тот же термин существенно разный смысл или наоборот, однотипные программы характеризуются разными терминами. В настоящее время существует много компьютерных программ, разработанных для совершенствования и поддержки учебного процесса.

Существуют несколько основных видов средств информационных и коммуникационных технологий, применяемых в образовании. В их числе:

· автоматизированные обучающие системы,

· экспертные обучающие системы,

· учебные базы данных,

· учебные базы знаний,

· системы мультимедиа,

· системы виртуальной реальности,

· образовательные компьютерные телекоммуникационные сети [06].

Автоматизированные обучающие системы (АОС) – комплексы программно-технических и учебно-методических средств, обеспечивающих активное диалоговое взаимодействие с обучаемым (учитываются дидактические и психологические аспекты организации диалога). Основным средством взаимодействия АОС и пользователя является диалог. Диалогом управляют как компьютерная система, так и обучаемый. Обучаемый определяет режимы работы с системой, выбирает способ изучения материала, ввод ответов в систему. АОС выбирает методы и способы изучения материала, подбирает контрольные вопросы, истолковывает ответы обучаемого, выбирает сценарий и стратегию обучения.

Экспертные обучающие системы (ЭОС) содержат знания определенной предметной области. Массовая разработка и внедрение мультимедийных средств в учебный процесс осложняется из-за отсутствия широкого выбора инструментальных средств, обеспечивающих автоматизацию проектирования основных подсистем ЭОС, таких как:

· подсистема управления процессом обучения;

· подсистема формирования учебных заданий;

· решатель учебных задач;

· средства диагностики ошибок обучаемых.

Проектирование и разработка мультимедийных ЭОС возможна на основе использования специализированных инструментальных средств. Практическая ценность подобных инструментов заключается в том, что они обеспечивают:

· сокращение сроков и стоимости разработки ЭОС в различных предметных областях обучения, удовлетворяющих введенным ограничениям на область применения;

· возможность проектирования подсистемы управления процессом обучения в ЭОС пользователем, не имеющим профессиональной подготовки в области программирования;

· возможность анализа эффективности многофакторного и слабо формализуемого процесса обучения от различных условий, задаваемых пользователем;

· сокращение сроков и стоимости разработки, а также эффективное использование памяти компьютера при создании семейства ЭОС, имеющего структуру сети.

Принято различать декларативные знания, то есть знания о фактах, явлениях и закономерностях и процедурные знания, представляющие собой умение решать задачи. Процедурные знания возникают на основе декларативных путем реализации интенсивных практических действий. Обладание ими отличает квалифицированных специалистов (экспертов) от новичков.

Компьютерные системы обучения декларативным знаниям появились достаточно давно и достигли высокого уровня совершенства благодаря современным технологиям гипертекста и мультимедиа. Существенные трудности связаны с передачей второго вида знаний, так как для этого необходима среда, в которой можно было бы научить решению задач, основываясь на процедурных знаниях эксперта. Создание подобных систем для таких хорошо формализованных областей, как типовые задачи алгебры или геометрии, – не проблема, поскольку в данном случае эксперт-математик может явно сформулировать идеальную стратегию, следуя которой, новичок придет к корректному решению. Иначе обстоит дело со многими недостаточно определенными областями знаний.

Данное обстоятельство привело к необходимости создания программных систем, основанных как на традиционных методах алгоритмической обработки данных, так и на методах создания и использования баз знаний – совокупности единиц знаний, которые представляют собой отражение объектов проблемной области и их взаимосвязей, формализованное с помощью некоторого метода представления знаний, действий над объектами и, возможно, неопределенностей, с которыми эти действия осуществляются.

Компьютерные системы новой информационной технологии – системы поддержки принятия решений (СППР) – предназначены для оказания помощи пользователям в слабо структурируемых предметных областях. Такие системы выступают в роли помощника, который позволяет расширить способности человека, но не заменяет его мнение или систему предпочтений и предназначены для использования в ситуациях, когда процесс принятия решений ввиду необходимости учета субъективного мнения не может быть полностью формализован и реализован с помощью компьютера.

Наиболее широкой сферой практического применения мультимедийных систем поддержки принятия решений являются планирование и прогнозирование для различных видов управленческой деятельности. В составе СППР, как правило, имеются база данных, средства обработки и представления информации разных типов, средства общения с пользователем и широкий набор методов и моделей математического программирования, статистического анализа, теории игр, теории принятия решений, а также эвристических методов, обеспечивающих адаптивность системы и обучение.

На протяжении последних двадцати лет специалисты в области интеллектуальных систем ведут активные исследовательские работы в области создания и использования экспертных систем, предназначенных для сферы образования. “Экспертность” подобных обучающих систем заключается в наличии в них знаний по методике обучения, благодаря которым они помогают преподавателям обучать, а учащимся – учиться.

Однако большинство разработанных к настоящему времени систем используют достаточно ограниченные методы в организации диалога с обучаемым, а также неразвитые системы объяснения хода своей работы. Появление экспертных обучающих систем требует переосмысления наработанных положений в области использования программных педагогических мультимедийных средств в учебном процессе [02].

Учебные базы данных и базы знаний позволяют сформировать набор мультимедиа-данных для заданного класса учебных задач и осуществлять выбор, сортировку, анализ и обработку содержащихся в этих наборах информации различных типов. В базах знаний содержится описание основных понятий предметной области, стратегия и тактика решения задач, комплекс упражнений и примеров, перечень возможных ошибок обучаемого и информация для их устранения.

Классификация мультимедийных средств обучения по методическому назначению [03].

Основные преимущества применения мультимедиа в образовании

Обучающие мультимедийные программы способствуют укрупненному структурированию содержательной компоненты учебного материала, самостоятельному выбору и прохождению обучаемым полного или сокращенного вариантов обучения.

Такие средства обучения способствуют появлению не только новых возможностей для общения, передачи информации, но и возможностей для порождения новых проблем, решений, новых точек пересечения, которые получили иное место в современной культуре по сравнению с традиционными и известными средствами массовой информации.

Внимание отечественной педагогической науки и практики к модели личностно ориентированного образования во многом связано с эволюцией философских воззрений, в соответствии с которыми в центр научной картины мира выдвигается человек. Личностно ориентированное образование – это образование, которое:

· ориентировано на обучаемого как на основную ценность всего образовательного процесса;

· способствует созданию условий для формирования и проявления личностных качеств обучаемых, развития их мышления, становления творческой, активной, инициативной личности, удовлетворения познавательных и духовных потребностей обучаемых, развития их интеллекта, социальных и коммуникативных способностей, навыков самообразования, саморазвития;

· ориентировано на потребность общества в специалистах, способных к самостоятельному приобретению знаний, переквалификации и адаптации в новых социальных условиях [04].

Применение средств мультимедиа в обучении позволяет:

· решить задачи гуманизации образования;

· повысить эффективность учебного процесса;

· развить личностные качества обучаемых (обученность, обучаемость, способность к самообразованию, самовоспитанию, самообучению, саморазвитию, творческие способности, умение применять полученные знания на практике, познавательный интерес, отношение к труду);

· развить коммуникативные и социальные способности обучаемых;

· существенно расширить возможности индивидуализации и дифференциации открытого и дистанционного обучения за счет предоставления каждому обучаемому персонального педагога, роль которого выполняет компьютер;

· определить обучаемого в качестве активного субъекта познания, признать его самоценность;

· учесть субъективный опыт обучаемого, его индивидуальные особенности;

· осуществить самостоятельную учебную деятельность, в ходе которой обучаемый самообучается и саморазвивается;

· привить обучаемому навыки работы с современными технологиями, что способствует его адаптации к быстро изменяющимся социальным условиям для успешной реализации своих профессиональных задач.

Практическая реализация личностно ориентированного подхода с помощью средств мультимедиа потребует создания и использования современных многофункциональных предметно-ориентированных мультимедийных средств обучения, которые содержат обширные базы данных, базы знаний учебного назначения, системы искусственного интеллекта, экспертно – обучающие системы, лабораторный практикум с возможностью задания математической модели изучаемых явлений и процессов.

Мультимедиа является исключительно полезной и плодотворной образовательной технологией, благодаря присущим ей качествам интерактивности, гибкости, и интеграции различных типов мультимедийной учебной информации, а также благодаря возможности учитывать индивидуальные особенности учащихся и способствовать повышению их мотивации.

Предоставление интерактивности является одним из наиболее значимых преимуществ цифровых мультимедиа по сравнению с другими средствами представления информации. Интерактивность подразумевает процесс предоставления информации в ответ на запросы пользователя. Интерактивность позволяет, в определенных пределах, управлять представлением информации: ученики могут индивидуально менять настройки, изучать результаты, а также отвечать на запросы программы о конкретных предпочтениях пользователя. Они также могут устанавливать скорость подачи материала и число повторений, удовлетворяющие их индивидуальным академическим потребностям, что особенно важно в условиях открытого образования.

Однако, при использовании мультимедиа в образовании должны быть учтены многие аспекты. Даже принимая во внимание повсеместное распространение средств мультимедиа в современном мире, нужно осознавать, что доступность учебных материалов и аппаратного обеспечения для студентов варьируется в очень широких пределах.

Чтобы в полной мере реализовать академический потенциал мультимедийных технологий, студентам требуется поддержка компетентных преподавателей. Помимо прочих обязанностей, преподаватели в рамках системы открытого образования должны быть способны руководить процессом обучения студента и указывать ему эффективные стратегии обучения.

Подобно использованию учебников, применение мультимедийных средств обучения обогащает стратегии преподавания лишь в том случае, когда преподаватель не только поставляет информацию, но также и руководит, поддерживает и помогает студенту в учебном процессе. Как правило, презентации, сопровождаемые красивыми изображениями или анимацией, являются визуально более привлекательными, нежели статический текст, и они могут поддерживать должный эмоциональный уровень, дополняющий представляемый материал.

Мультимедиа-средства могут применяться в контексте самых различных стилей обучения и восприниматься людьми с различными психолого-возрастными особенностями восприятия и обучения: некоторые студенты предпочитают учиться посредством чтения, другие – посредством восприятия на слух, третьи – посредством просмотра видеофильмов

Использование мультимедийных средств в открытом образовании позволяет студентам работать над учебными материалами по-разному. В этом случае студент имеет возможность решить, как изучать материалы, как применять интерактивные возможности мультимедиа приложения и как реализовать совместную работу со своими соучениками. Таким образом, студенты становятся активными участниками образовательного процесса.

В процессе открытого обучения студенты могут влиять на процесс изучения нового материала, подстраивая его под свои индивидуальные способности и предпочтения. Они могут изучать тот материал, который их интересует, повторять изучение материала столько раз, сколько им нужно, что помогает устранить многие проблемы индивидуального восприятия.

Использование качественных мультимедийных средств позволяет сделать процесс открытого обучения гибким по отношению к социальным и культурным различиям между студентами, их индивидуальным стилям и темпам обучения, их интересам. Индивидуальное обучение является реализацией принципа активного, самостоятельного обучения, при котором студенты сами выбирают, на какие вопросы отвечать, и какие темы изучать.

Интерактивность мультимедийных технологий делает их необычайно гибкими, что может оказаться весьма полезным для студентов с особыми академическими потребностями. В частности, у людей, страдающих дефектами слуха, при использовании мультимедиа в обучении наблюдается значительное улучшение фонологических навыков и навыков чтения, а визуальное представление информации значительно повышает академическую мотивацию глухих. Люди со значительными нарушениями речи и ограниченными физическими возможностями выигрывают от применения мультимедиа в учебном процессе, поскольку соответствующие средства обладают возможностью настройки под индивидуальные потребности студентов.

Мультимедийные средства обучения являются перспективным и высокоэффективным инструментарием, позволяющим предоставить преподавателю массивы информации в большем объеме, чем традиционные источники информации; наглядно в интегрированном виде включать не только текст, графики, схемы, но и звук, анимацию, видео и т.п.; отбирать виды информации и в той последовательности, которая соответствует логике познания и уровню восприятия конкретного контингента обучающихся.