Уровень образования тесно связан с уровнем знаний. Знания, в свою очередь, с созданием и применением современных технологий, от которых непосредственно зависит экономическое благосостояние и социальное развитие общества. Предъявляются новые требования, направленные на обеспечение активного роста уровня знаний, которые можно выполнить, используя новые продуктивные методы в образовательном процессе.
В эпоху всеобщей компьютеризации и внедрения Интернет технологий для высшего образования Украины, реформированного под болонскую систему, наиболее остро стоит вопрос о создании многоязычных электронных учебных пособий, предоставляющих возможность получения необходимого материала для решения поставленных задач. Скорость развития технологий в отрасли вычислительной техники в недалеком будущем приведет к значительному снижению числа издаваемых привычных печатных изданий в пользу мультимедийных пособий. Проанализировав существующие общедоступные материалы в данной тематике можно сделать вывод о серьезном отставании нашей страны и наших вузов в данном направлении. Если перенести проблематику на отрасль горного дела, то в данном направлении раскрываются большие перспективы создания общедоступных курсов по множеству направлений подготовки. Специфика производства на горнодобывающих предприятиях предполагает показ значительного объема графической информации, которая была предоставлена ранее в виде макетов, моделей, чертежей, эскизов.
Развитие горной техники и смежных систем привели к невозможности наглядного отображения процессов в статическом виде, следовательно, непонимания взаимодействия множества машин и механизмов, а так же, процесса ведения работ. Украина имеет большую перспективу вступления во всемирную торговую организацию, что потребует от наших предприятий значительного технического перевооружения, а, следовательно, более высокого уровня подготовки специалистов. Внедрение новейших мехатронных систем во все ветви предприятия, участвующие в процессе добычи полезных ископаемых, предполагают установку систем визуализации. По средству дистанционного управления, оператор машины будет получать большой объем информации в графическом виде о состоянии объекта. На данный момент времени, специалистов с навыками операторов или инженеров, которые на основе полученной информации с дисплея могут повлиять на процесс ведения работ попросту нет. Реалии горной промышленности таковы, что всю информацию об объекте получают воочию, и решают задачу непосредственным вмешательством человека в процесс. Современный мир диктует нам условия необходимости максимально оперативной обработки данных, принятия решения и внедрения в производство. Мультимедийные пособия помогут приобрести навыки целостного восприятия и понимания задач на основе графических моделей визуализации.
Поиск мультимедийных материалов по тематике горного дела в странах СНГ не дал результатов. В схожем направлении ведется работа доцентом кафедры «Разработка месторождений полезных ископаемых» Голембиевским П.П. Он создал в оболочке Macromedia Flash курс лекций «Горные выработки». Если анализировать его работу, то она выполнена на хорошем профессиональном уровне со стороны подачи материала и способов отображения графической информации. Курс охватывает множество разделов и предоставляет не только анимацию, но содержит и графические модели чертежей. Звуковое сопровождение, на понятном и легком для понимания языке, позволяет четко уяснить основные теоретические положения. Однако есть и ряд недостатков. Самым большим из них является крайне низкая возможность управления программой. (Возможно, в последующих вариантах этот недостаток будет исправлен.) Низкая насыщенность анимируемых объектов, отсутствие, в большинстве случаев фоновой графики и другие незначительные недостатки.
Если брать зарубежные разработки, то наиболее «продвинутыми» в этом плане являются немецкие вузы и компании. В качестве примера можно привести немецкий Интернет ресурс http://www.dsk.de На нем существует раздел Multimedia в котором размещены два наиболее интересных продукта – это „Virtuelle Grubenfahrt“ и „Bergwerk“.
„Virtuelle Grubenfahrt“ (в переводе с немецкого «Виртуальная экскурсия по шахте») несмотря на свое, на первый взгляд, неакадемическое название охватывает все составные части современно горного предприятия. Интерфейс программы понятен, удобен и легок в управлении. Минимальный набор инструментов позволяет на подсознательном уровне легко найти интересующий раздел. Имеется возможность «автопилота», т.е. автоматического перемещение по разделам в соответствии сценарию. Касательно анимации, то она выполнена на очень высоком уровне. Присутствие не только векторной Macromedia Flash анимации, но и объемной графики оставляет приятное впечатление. Практически в каждом разделе реализована возможность просмотра видео материала со звуковыми комментариями. Язык, на котором ведется пояснение, предельно прост и понятен. Присутствует дополнительная информация о состоянии угольной промышленности германии и перспективы развития. К недостаткам можно отнести, то, что в малом объеме реализована возможность управления объектами. Большой размер архива180 Мб предполагает большие затраты на выкачку. Главным достоинством является – понятийное преподнесение информации. Человек полностью ознакомившейся с курсом может достаточно точно представить и понять основные особенности работы в подземных условиях. В каждом разделе вводится специальная терминология, которая описывается текстом и объект можно увидеть визуально. С точки зрения способствованию обучению данный продукт имеет большой интерес.
„Bergwerk“ – значительно отстает в отношении наглядности и графической вооруженности. Частично это можно объяснить значительно более ранним созданием (2000г). Графическая модель шахты позволяет целиком представить шахтное поле с проведенными в ней выработками, а также очистными и проходческими забоями. Основные машины и механизмы, применяемые в процессе добычи, транспортировки и проходческих работах выполнены в «тонких» линиях. Практически каждая модель машины имеет возможность управления пользователю её исполнительным органом. Данный факт помогает полностью представить основные задачи по управлению оператора. Видеоматериалы низкого качества и размера вносят только больше неясности и могут озадачить человека незнакомого со спецификой производства. Звуковое сопровождение полностью непонятно и не информативно. К большим недостаткам можно отнести отсутствие дублирования текста звуковыми комментариями. Печатный материал, поясняющий графику, сам по себе понятен, и удачно сформулирован, однако окно, в котором он отображается, малого размера и не имеет возможность просмотра всего текста целиком.
Существует множество сайтов посвященных угольной промышленности, как на русском, так и на немецких языках. Практически на каждом из немецких сайтов имеется небольшая анимационная картина, посвященная небольшому разделу курса по горному делу. Большинство низкого качества и не имеют никакого академического содержания. Flash игры в шахтной тематике никак не связаны с горным делом. Англоязычных сайтов с освещением подземной добычи полезных ископаемых имеющих мультимедийные продукты найти не удалось.
В магистерской работе произведена попытка создать универсальное электронное учебное пособие для студентов специальности «РПМ». Пособие охватывает курс «Ведение в специальность» и предлагает изложение материала на немецком языке.
В настоящее время мультимедийные технологии, основанные на интеллектуальных компьютерных системах предлагают до сих пор не существовавшие возможности для реализации этих требований. Традиционные печатные образовательные издания хотя и не теряют соей актуальности, но во многих отношениях становятся малоэффективными в сравнении с электронными учебно-методическими пособиями и комплексами. Они уступают электронным учебниками, насыщенными не только иллюстрациями и поясняющими текстами, но так же видео и аудио сопровождением. Кроме того, подобные продукты включают в себя интерактивный интерфейс, позволяющий осуществить легкую навигацию и перемещение по разделам учебника.
Путь внедрения компьютерных технологий в образование направлен на повышение качества образования, путем внесения изменений и расширения учебных дисциплин. Порождается необходимость в принципиально новых методах преподавания, следовательно ? усвоения знаний. Так передача материала осуществляется одновременно на двух уровнях восприятия ? визуальном и аудиальном. В то же время искусственно созданная интеллектуальная компьютерная среда предлагает возможности для формирования новых творческих и умственных способностей обучающегося.
Специфика подготовки студентов специальностей, связанных с горным делом заключается в описании в процессе обучения весьма специфических понятий и явлений. Зачастую у студента возникают сложности, связанные с объективным восприятием преподаваемой ему информации. Особенно острым этот вопрос становится при изучении этих же дисциплин параллельно на иностранном языке.
Следует констатировать, что основная доля имеющихся учебных пособий в данном направлении наполнена весьма замысловатыми рисунками и схемами, которые подкреплены специфической лексикой. Далеко не каждый студент, попавший в последствии на горное предприятие, отождествляет полученные представления о производстве с теми, что нередко приводит в недоумение. Как студент, так и преподаватель испытывают затруднения. Студент – при освоении материала, преподаватель – при передаче.
Основная концепция данной работы заключается в создании учебного пособия для изучающих основы горного дела, способного предать готовые образы при рассмотрении вопросов процессов и технологических схем, имеющих место на этапах функционирования горного предприятия. Это позволит сформировать представления об изучаемых предметах и явлениях с максимальной достоверностью. Кроме того, ставится задача о совмещении основ горного дела с изучением немецкого технического языка. Это дает возможность говорить о большей эффективности предложенного подхода в сравнении с теми, что имеют традиционные учебные пособия.
Основные цели, положенные на реализацию данного проекта:
• Представление учебного материала не в статическом (рисунки, чертежи и др.), а в динамическом виде. Передача материала производится поэтапно, с наложением новых элементов в процессе изложения материала, что облегчает воспринять целостную картину происходящего. Данный факт выгодно отличает электронное пособие от печатного, в котором этого можно добиться только путем увеличения объема графической информации.
• Восприятие материала происходит на двух уровнях: визуальном (текст, плоские рисунки и чертежи, движущиеся элементы и др.) и аудиальном (наряду с графикой присутствует и звуковое сопровождение, которое возможно в большем объеме и простым языком объясняет происходящее в окне программы). Привычные печатные издания могут обеспечить только частично визуальный уровень восприятия. Даже такое привычное для других книг как полноцветные иллюстрации в наших книгах по горному делу большая редкость.
• Возможность представления некоторых машин и механизмов в рабочем виде (анимация) дает возможность показать машину в процессе работы.
• Электронное учебное пособие представляет собой виртуальную лекцию, которая может быть использована как преподавателем на занятии, так и студентом при самостоятельном изучении. Также важной целью является возможность многократного и сколь угодно долгого повтора раздела излагаемого материала и возможность остановки (паузы) в любой момент.
• Легкость распространения и просмотра. Для этих целей учебное пособие не должно превышать объем в 700МБ (объем стандартного CD диска). Так же оно должно удовлетворять требованиям современных компьютеров.
• Понятный и удобный в навигации интерфейс программы. Для оперативного перемещения между разделами учебного пособия и создания набора инструментов и списков тем в отдельном окне (оглавлении). Также важной целью является возможность многократного и сколь угодно долгого повтора раздела излагаемого материала и возможность остановки (паузы) в любой момент.
• Разработка электронного учебного пособия в среде Macromedia Flash с применением элементов программирования на языке Action Script.
• Проектирование анимации на основе ранее разработанных ключевых изображений в учебнике по курсу «Ведение в специальность»
Для кафедры «Разработка есторождений полезных ископаемых» и горной науки Украины данная тематика является новейшей и практически не исследованной. Ранее упоминалось о создании курса лекций «Горные выработки» и др. проекты, но разработка многоязычной программы по разделу «введение в специальность» с отображением элементов машин и сложной анимации в целом не проводилась.
Если сопоставить компьютерные технологии с книгопечатанием, в первую очередь следует рассматривать физические различия книг и мультимедиа.
Книга состоит из чернил и бумаги. Из бумаги делают переплет, т.е. ее соединяют. С помощью чернил на бумаге формируют литеры, предложения, разделы учебных курсов. Затем книгу тиражируют множеством экземпляров. Как правило, студент работает с учебником самостоятельно, проходя его разделы последовательно один за другим. С убъективное восприятие информации происходит по одной и той же схеме , т.е. отсутствует многообразие сюжетных линий в содержании. Мотивация к обучению если в книге и присутствует, то в малой степени.
Современные компьютеры оснащены устройствами ввода и вывода данных (клавиатурами, ручными манипуляторами, дисплеями). Значительным достоинством такой среды является возможность, с одной стороны, во время передачи информации (знаний) ею управлять, и вместе с тем изменять ее отображение. В тоже время при помощи навигации по разделам электронного учебника осуществляется индивидуализация представления информации [6], а так же контроль и проверка изученного материала . Принимая это во внимание можно сказать, что создание электронных учебных пособий отражает структуру становления культуры доминирования компьютерных технологий в обучении.
Для осуществления индивидуального обучения по темам курса возникает необходимость в структурировании учебного материала для мультимедиа презентации. На экране должен отображаться лишь малый дамп памяти – «остаток» не ощущается на уровне восприятия.
Мультимедиа, открывает разнообразные возможности для передачи всего дидактического и учебного материала на экран компьютера, т.е. текстов, изображений, схем, таблиц, графиков, видео ( рисунок 1 ). При этом целью является систематическая и вместе с тем ясно структурируемая навигация, которая предусматривает различные пути освоения материала.
При создании электронного учебного пособия становится вопрос об образовательной среде учебника. Т.е. о способе рационального использования компьютерных технологий в представлении информации. Так представляется возможным два метода реализации педагогической деятельности:
• Линейное представление информации. Включает в себя последовательное ознакомление обучающегося со всем курсом. Этот метод предполагает обширный обзор излагаемого материала. Традиционные бумажные учебники основаны на этом методе.
Рисунок 2
• Нелинейное представление информации. Метод предполагает структуризацию информации с возможностью навигации, что позволяет создать многообразие методов ее передачи.
Рисунок 3
Компьютерные технологии, хотя, и приносят с собой изменения. Однако это не означает, что вместе с тем все дидактические традиции печатных учебников будут неприменимы. В тоже время мультимедиа поддержка не сможет полноценно заменить преподавателя.
Подготовка мультимедийного учебного пособия осуществляется в несколько этапов:
• Формулировка темы задания, его целей;
• Учебный материал составляется или изымается из учебников и приводится к необходимой структуре;
• Разработка сценария учебника;
• Создание оболочки (интерфейса) учебника, разработка элементов навигации;
• Подготовка всего объема материала учебника;
• Тестирование;
• Внедрение в образовательную среду Вуза;
Практически весь материал электронного учебника основан на пособии „ Einfuhrung in Bergbau” [1] . К собственным разработкам принадлежит графическая часть, анимация. Текстовая часть без существенных корректив адаптируется к совместной работе с графикой и анимацией. Вся анимация и все рисунки сделаны практически с нуля, за основу взяты только основополагающие эскизы печатного учебника. Сценарий анимационных фильмов полностью разработан путем проб и ошибок. Опираясь на собственные трудности при усвоении материала и опыт работы в шахте. Некоторым разделам и пунктам уделено особое внимание.
Пример Flash анимации к разделу "das Grubenfeld"
Размер: 9,70 кб.
Длительность: 352 кадра.
Пример программной Flash анимации
к разделу "der Abbau",
необходим flashplayer 7.
Размер: 5,27 кб.
Экспериментальным исследованиям, на данном этапе разработки материала, подходить достаточно рано. Эффективность нового подхода в подаче информации можно оценить только путем сравнения результатов, полученных студентами на контрольных тестах. Общеизвестно, что 70% процентов информация запоминается визуально, следовательно, в подходе к созданию тестов нужно руководствоваться данным фактом.
В качестве тестового эксперимента будет предложено большую часть студентов обучать по «старой» методике, а часть, изучающих немецкий язык, с широким использованием электронного учебного пособия. Тесты должны содержать вопросы не только в текстовой форме, а и на примерах некоторых чертежей и схем.
Вопросы сформулированные, в большинстве, тестовых заданий требуют «зубрежки», но такой подход не эффективен. От студента требуется показать свой уровень подготовки на вопросах связанных с практическим применением материала. Зачастую, попав на угольное предприятие, проходящий практику студент теряется и напрочь забывает все те определения и аксиомы, преподнесенные ему в институте. В тестовых заданиях должны присутствовать смоделированные задачи, часто решаемые горнорабочими и мастерами в реальной шахте. К таким задачам можно отнести проблему ориентации в горных выработок. Впервые попавший в шахту человек не может быстро запомнить дорогу к рабочему месту. Это вызвано незнанием структуры околоствольного двора и назначения выработок.
Результатом работы является готовый информационный продукт пригодный для применения в процессе обучения студентов. На момент создания сайта были реализованы разделы:1. История создания угля. 2. Элементы залегания пласта. 3. Шахтное поле. 4. Этапы разработки шахтного пласта. 5. Вскрытие шахтного поля 6. Выемка угля (частично). В недалеком будущем, предстоит завершение проекта и введение пособия в процесс обучения.
Перспективы направления исследований в создании мультимедийных пособий весьма четкие и благоприятные. Постоянный рост процента студентов с собственной компьютерной техникой и выходом в Интернет, внедрение болонского процесса, заставит вузы подготавливать, как можно больше электронных мультимедийных программ с возможностью самостоятельно овладеть материалом. Все это ведет к созданию дистанционного образования, в замен существующего заочного, в котором студенты по выбранной специальности будут выполнять заданный объем работ и приезжать в здание университета на консультации, контрольные работы, защиты проектов или дипломов. В настоящее время для такого качественно нового шага вперед нет ни подходящих учебных материалов, ни конкретных методик. Для постепенного перехода к новому формату образования необходимо сделать следующие шаги:
• Создать электронные мультимедийные учебные материалы для описательных или общеобразовательных предметов в программе подготовки.
• Внедрить в учебный процесс созданные пособия и предоставить возможность студенту сделать выбор, в какой форме он желает изучать материал. По окончанию семестра экзамены проводить в виде тестовых заданий.
• Постоянное совершенство и доработка учебных пособий должна производиться в союзе лиц представляющих сферу ответвляемой дисциплины и программистов с дизайнерами, которые воплощают все в электронные мультимедийные учебные материалы.
• Полная замена лекционных занятий, электронными учебными пособиями в предметах, не относящихся к непосредственному направлению подготовки.
• Обязать представителей специальных дисциплин к созданию собственных разработок в этом направлении и уделить большую часть времени работы со студентами на изложение материала непосредственно применимого в практической деятельности будущего бакалавра или магистра.
Может сложиться впечатление, что предлагается полностью отказаться от услуг преподавателя, но это ошибочное мнение, никакая даже самая совершенная программа не способна к мыслительной и творческой деятельности. Замена описательных кусов электронными пособиями сбережет огромное количество времени и сил студентов на изучение материалов связанных непосредственно с профессией. В настоящее время огромное разнообразие учебных дисциплин в университетах приводит к сокращению часов отведенных на специальные предметы. Страдает качество подготовки инженеров, ведущее к снижению уровня знаний будущих преподавателей специальных предметов. Получается системное ухудшение качества выпускников. Общеобразовательные предметы направлены на расширение кругозора, а на практике получаются огромные затраты энергии и времени.
Вопрос конечно достаточно противоречивый и спорный, но нельзя научить чему-то человека, если это ему не интересно и не может повлиять на его жизнь. Необходимо предоставить возможность студенту самому выбирать общеобразовательные курсы.
Портал магистров ДонНТУ
Deutsch
_Jeff@mail.ru