Введення

Iнформаційно-освітнє середовище – ІОС) - це засіб здійснення і реалізації освітнього процесу та освітньої взаємодії, яке під впливом інформатизації стало інформаційним.

ІОС в рамках вузу - це програмно-Телекомунікаційне середовище, що забезпечує єдиними технологічними засобами інформаційну підтримку та організацію навчального процесу, Наукові дослідження, професійне консультування слухачів вузу [1]. Обов'язковими є наступні компоненти ІОС:

- інформаційно-освітні ресурси: бібліотечні фонди вузу; інтернет-класи; кафедральні фонди (Навчально-методичні розробки, навчальні посібники та ін.); електронні підручники та посібники, демонстрації, тестові та інші завдання, зразки виконання проектів;

- комп'ютерні засоби навчання, що включають комп'ютерну техніку та її програмне забезпечення, а також автоматизовану систему контролю знань;

- система управління освітнім процесом.

Актуальним для сучасної системи освіти є Розробка електронних освітніх продуктів, покликаних забезпечувати підтримку інтенсивних, цілеспрямованих і контрольованих занять учнів, а також ретельну, але доброзичливу перевірку набутих знань, умінь і компетенцій, оцінку їх системності і систематичності[2].

Завдання дослідження

Метою магістерської дисертації є розробка демонстраційно-навчальної системи з дистанційним доступом для підтримки дисциплін з паралельних обчислень.

Для досягнення поставленої мети, необхідно вирішити наступні завдання:

1. виконати аналіз сучасного стану проблеми;

2. провести аналіз і порівняння існуючих технологій для реалізації системи;

3. визначити найбільш ефективну технологію і виконати розробку системи;

4. провести дослідження характеристик отриманої системи;

5. за результатами роботи зробити висновки та сформувати рекомендації.

Актуальність розробки демонстраційно-навчальної системи з дистанційним доступом

Процес дистанційного навчання-це контрольована Самостійна робота учня, який вибирає зручне для себе місце навчання, складає індивідуальний розклад для себе, має пакет спеціальних засобів навчання при собі плюс узгоджену можливість контактних занять з викладачем. Дистанційне навчання можна розглядати як цілеспрямований і інтерактивний процес, де суб'єкти і об'єкти навчання взаємопов'язані один з одним, а також взаємопов'язані із засобами навчання. Процес освіти проходить у певній педагогічній системі, в якій елементами виступають підсистеми: цілей навчання, змісту навчання, засобів і методів навчання, організаційних форм навчання, контрольна, економічна, правова.

Електронне навчання має той же компонентний склад: цілі, обумовлені соціальним замовленням для всіх форм навчання; зміст, також багато в чому визначене діючими програмами для конкретного типу навчальної організації, методи, організаційні форми, засоби навчання. Створення методичного забезпечення та інфраструктури електронного навчання будується на певних принципах, що дозволяють ефективно використовувати можливості інформаційних технологій в процесі безперервної освіти. Можна відзначити, що» основними принципами побудови дистанційної моделі навчання " є:

– інформаційна телекомунікаційна технологія навчання;

– індивідуальне навчальне планування;

- система атестації знань;

- академічна мобільність учнів.

Ефективність дистанційних освітніх програм

Ефективність дистанційних освітніх технологій можливо оцінити з позиції характерних особливостей дистанційного навчання на основі наступних критеріїв (мал. 1):

1. Гнучкість. Учні за системою електронного навчання не відвідують регулярних занять у вигляді лекцій, семінарів або лабораторних робіт, а працюють у зручному для себе режимі, при цьому можливе паралельне з професійною діяльністю навчання [3].

2. Модульність. В основу навчальних планів електронного навчання покладено модульний принцип, що дозволяє з набору незалежних модулів формувати навчальну програму, що відповідає індивідуальним або груповим потребам учнів.

3. Економічна ефективність. Порівняльна оцінка світових освітніх систем показує, що електронного навчання обходиться приблизно в 2 рази дешевше традиційних форм освіти.

4. Нова роль викладача. На викладача покладаються такі функції, як координування навчального процесу, коригування викладається курсу, консультування при складанні індивідуального навчального плану, керівництво навчальними проектами і т. п.

5. Спеціалізований контроль якості навчання. В якості форм контролю в електронному навчанні використовуються Дистанційно організовані іспити, співбесіди, практичні, курсові та проектні роботи, комп'ютерні інтелектуальні тестуючі системи.

6. Використання спеціалізованих технологій і засобів навчання. Технологія електронного навчання - це сукупність методів, форм і засобів взаємодії з людиною в процесі самостійного, але контрольованого освоєння нею певного масиву знань.

Автоматизовані навчальні системи

Автоматизовані навчальні системи (АОС) є складовою частиною ІОС і являють собою програмно-технічні комплекси, що включають в себе методичну, навчальну та організаційну підтримку процесу навчання, проведеного з використанням інформаційних технологій.

Одним з найважливіших завдань АОС є:

Підготовка та надання навчального матеріалу з його адаптацією за рівнями складності;

- Підготовкою динамічних ілюстрацій, контрольних завдань, лабораторних робіт, самостійних робіт учнів;

- Завдання адміністрування системи, доставки навчального матеріалу на робочі станції і завдання зворотного зв'язку з учнями.

АОС мають чітку структуру [4], на основі чого можна виконати їх класифікацію (мал. 2).

За структурними ознаками взаємодії навчальної системи з користувачем поділяються на два базових класи: розімкнуті або системи без зворотного зв'язку; замкнуті (зі зворотним зв'язком) системи. Вони відрізняються принциповим підходом до процесу навчання.

У розімкнутих АОС не передбачається діалог між студентом і викладачем на основі поставлених питань, а також немає чіткої послідовності піднесення інформації. Її головним завданням є визначення рівня знань студента за деякий проміжок навчального процесу.

Серед замкнутих АОС зі зворотним зв'язком досить поширеними є імітаційні системи навчання, здатні забезпечити "гнучке" спілкування з користувачем. При цьому головним елементом системи є моделювання реальної ситуації в залежності від сфери предметної діяльності. При викладанні дисциплін, пов'язаних з комп'ютерною архітектурою, краще використовувати замкнуті АОС. Це обумовлено наступними факторами:

- великою кількістю досліджуваного матеріалу і верифікаційністю[5] його засвоєння, тобто в якийсь момент у студента може виникнути необхідність повернутися до раніше розглянутого розділу і більш детально його розглянути;

- при самостійному вивченні частини матеріалу АОС може надати всі необхідні кошти;

- по деяких дисциплінах, особливо недавно введеним, відсутні лекції або ж підручники, що студента природним чином підштовхує до пошуку необхідної йому інформації в глобальній мережі Інтернет.

навчальні системи можуть використовуватися як навчальний матеріал для дистанційного або самостійного навчання, так і для підвищення знань в певному курсі. Цілі автоматизованої навчальної системи досить великі (мал. 3).

Процес використання в освітній сфері

Основна діяльність учня із застосуванням автоматизованих навчальних систем часто проводиться в інтерактивному режимі. Максимальний результат із застосуванням автоматизованої навчальної системи досягається в тому випадку, коли відбувається персональне навчання.

У використанні особистому інформаційно-освітньому середовищі (мал . 4) виникають додаткові вимоги: організованість, впорядкованість, структурованість, наявність формалізованих систем ідентифікації, адрес і посилань, доступним суб'єктам освіти, наявність «путівників» у просторі ресурсів.

Виходячи з цього, реалізуються наступні[7] етапи навчання із застосуванням нових технологій:

1. проводиться відбір для вивчення певної теми;

2. проводиться розбір, так само дослідження і розуміння даного матеріалу;

3. проводиться перевірка ступеня вивченості даного матеріалу;

4. застосування системи для належної оцінки учня по зароблених балах.

Основний зміст ІОС складають інформаційно-освітні ресурси-ІОР, в тому числі електронно-виражені ІОР: електронно – освітні ресурси-ЕОР. Склад цих ресурсів визначає ступінь повноти і насиченості ІОС.

Демонстрація як частина навчальної системи

Головною суттю цього методу є створення у учнів наочного образу об'єкта вивчення,[9] а також певного уявлення про його суть і зміст. Це необхідно для більш детального розкриття інформації про об'єкт, його зовнішній вигляд, внутрішній устрій і т.д. Метод демонстрації передбачає підготовку студентів до сприйняття досить великого обсягу інформації, формування навичок швидкого «вбирання» основного матеріалу і розуміння його сутності.

Ефективність методу досить висока. Вона досягається за рахунок представлення інформації в динаміці і просторі, що дозволяє розглянути об'єкт з усіх боків, виявити різні властивості, закономірності, зв'язки між деякими елементами об'єкта, взаємодія між ними. Все це сприяє максимальному освоєнню студентами викладеного матеріалу, особливо під час самостійного вивчення, коли студент може виробляти певні дії, визначати закономірності, залежності між елементами об'єкта і між об'єктами одного класу. При цьому знання не надаються як готові, а той, хто навчається самостійно осмислює всі нюанси, пов'язані з об'єктом вивчення, і закріплює необхідні практичні навички.

Структура web-додатки

Відповідно до поставлених цілей для розробки навчальної системи, необхідно в першу чергу розробити структуру цієї системи.

Структура навчальної системи починається з первинної інформації, яку студент повинен розуміти, для вивчення подальших матеріалів. Вступний блок інформації зазвичай надається викладачем. Якщо ж ця система є виключає наявність викладача, тоді вступна інформація повинна знаходитися в першому блоці матеріалів, який студент побачить, як тільки почне користуватися системою, подібно техніці безпеки, яку потрібно вивчити, перш ніж починати працювати з технікою, тобто вступна частина.

Кожен інформаційний підблок інформації слід починати з вивчення матеріалу за заданим завданням, тобто текстова частина або ж лекційна, в разі вивчення матеріалу з викладачем, використовуючи дану навчальну систему.

Після вивчення необхідного матеріалу, студенту необхідно продемонструвати[9] послідовність виконання завдання. Це може бути варіант демонстрації на папері, на пристрої, моделі, в електронному вигляді та інше. В даному випадку, при вивченні з викладачем, використовуючи дану навчальну систему, демонстрація може починатися на дошці/папері, а також для прискорення процесу, з використанням електронних ресурсів.

При самостійному вивченні матеріалу, необхідно включати електронний демонстраційний блок для більшої наочності і розуміння матеріалу. Однак, варто звіряти правильність оформлення з викладачем, тому що різні викладачі, можу по-різному демонструвати оформлення виконання завдання незважаючи на те, що суть змінюватися не буде.

Демонстраційний блок можна розділити на більш прості елементи, одним з яких буде вивчення матеріалу за допомогою відео. Відмінно замінює демонстраційну частину з викладачем, що пояснює на дошці/папері, однак виключає можливість інтерактивності, в якій студент міг би задавати питання. Тому, враховуючи можливість самостійного навчання, в цьому випадку, необхідно надання можливості зворотного зв'язку з викладачем.

Також необхідно включати блок демонстрації інформації подібно до того, як це відбувається при вивченні з викладачем – на дошці/папері, а також демонстрацію на відповідній моделі, для закріплення інформації.

Після вивчення матеріалу необхідно провести тестування для виявлення прогалин в знаннях учня. Це може відбуватися за допомогою тестування викладачем в рукописному вигляді, а також самостійно. При будь-якому з варіантів, при виявленні прогалин у знаннях, є можливість повернутися до системи для перевірки роботи на демонстраційній моделі, а також виявлення помилок, або ж для повторного вивчення матеріалу і тестування (мал. 5).

Висновки

Підсумовуючи вищесказане, розроблювана інформаційно-навчальна система [10]повинна включати:

- зручний доступ;

- повний виклад інформації в текстовому варіант [10];

- кратну і зрозумілу інформацію у форматі відео;

- демонстраційну частину з можливістю взаємодії з нею;

- зворотний зв'язок.

Підсумком розробки є розміщення навчальної системи в глобальній мережі Інтернет [8], розбиття інформації на блоки з використанням текстового навчального матеріалу, демонстрація принципів роботи в реальному режимі і пояснення цих принципів за допомогою відеоматеріалу. Також можна включити зворотний зв'язок з викладачем за допомогою відправки повідомлень з питаннями і відеозв'язком.

Навіть при відсутності лекційних матеріалів система повинна бути повною і готовою до використання. Враховуючи особливості кожного інформаційного блоку в системі, процес навчання стає автоматизованим і здатним допомогти у вивченні і закріпленні необхідного матеріалу.

Список використаної літератури

1. Баяндин Д.В. Электронная информационно-образовательная среда по физике: методические рекомендации для преподавателей / Д. В. Баяндин. – Пермь: Изд-во Перм. нац. исслед. политехн. ун-та, 2017. ? 45 с.

2.Ибрагимов, И.М. Информационные технологии и средства дистанционного обучения [Текст] / И. М. Ибрагимов. – М.: «Академия», 2012. – 336 с

4. Шарибченко Е. И. Разработка мультимедийной демонстрационно-обучающей системы // Материалы VI Международной научно-технической конференции «Современные информационные технологии в образовании и научных исследованиях». // Е. И. Шарибченко, Р.В. Мальчева– Донецк: ДОННТУ, 2019. – C. 425 – 429. https://elibrary.ru/item.asp?id=42836560

3. Malcheva R. Applying Internet technologies to improve the perception of lectures // Proceedings of 3d Congress EE. - Glasgow, 2002. - PP. 348-349.

5. Флойд Р. Парадигмы программирования. // Лекции лауреатов премии Тьюринга за первые двадцать лет 1966–1985. – М.: Мир, 1993. – С. 86–98.

6.Олифер, В. Новые технологии в обучении / В. Олифер, Н. Олифер – СПб.: БХВ–Санкт–Петербург, 2000. – С. 124–140.

7. Авербух В. Л. К теории компьютерной визуализации. // Вычислительные технологии Т. 10, № 4, 2005.– С. 21–51.

8.Аязбаев, Т. Л. Технология создания компьютерных обучающих программ / Т. Л. Аязбаев, Т. А. Галагузова // Международный журнал экспериментального образования. – 2015. – № 3–1. – С. 76–78.

9.Мультимедийные обучающие системы. Учреждение Челябинской области. Политехнический колледж. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://magpk.ru/index.php/hydrogen/materialno-tekhnicheskoe-obespechenie-i-osnashchennost-obrazovatelnogo-protsessa/multimedijnye-obuchayushchie-sistemy

10.Ананьева Т. Н., Черткова Е. А. Методология разработки компьютерных обучающих систем для сферы образовательных услуг // Теоретические и прикладные проблемы сервиса. 2007. № 2. С. 48–51.