Інформаційні технології в освіті

ІНФОРМАЦІЙНІ ТЕХНОЛОГІЇ В ОСВІТІ

(віртуальні університети і лабораторії)

Анатолій ПЕТРЕНКО,

завідувач кафедри інформатизації та програмного забезпечення,

професор, доктор технічних наук, Заслужений діяч науки і техніки України

 

У статті розглядаються і порівнюються можливі підходи до реалізації відкритого дистанційного навчання і даються рекомендації щодо доцільності вибору одного з них для України.

Вважається, що найважливішим наслідком впровадження комп'ютерів є сучасна миттєва можливість спілкування людей через комп'ютерні мережі, що перетворюють весь світ на єдине інформаційне середовище. Сьогодні у світі налічується близько 250 мільйонів користувачів так званої "повної" глобальної мережі Internet з них лише близько 3 тисяч мешкають в Україні!), у 140 країнах встановлено приблизно 16 мільйонів серверів, із осені 1998 року в США працює мережа lnternet-2 з каналами у 922 мбіт/с.

Так що весь світ спілкується, обмінюється думками та навчальними матеріалами, прагне спільно знайти шляхи поглибленого, але й швидшого набуття знань та фаху. В Європі діє Відкритий британський університет, що розповсюджує через комп'ютерні мережі понад 26 тисяч матеріалів, працює Європейська телешкола, що забезпечує вивчення 16-ти іноземних мов, та багато інших подібних установ. І сама всесвітня мережа Internet підтримує освітянські послуги через свою розвинуту систему К-12.

Доведено, що застосування мультимедіа-матеріалів та комп'ютерних мереж скорочує строки навчання майже втроє, а рівень запам'ятовування через одночасне використання зображень, звуку, тексту та інших можливостей зростає на 35-40 %. І ці можливості доступні кожному бажаючому, оскільки навчання відкрите. Застаріле положення, що людина вчиться переважно у першій половині життя, сьогодні вже не спрацьовує: нові знання, уміння та кваліфікація потрібні людині протягом усього свідомого життя.

На жаль, Україна залишилась на узбіччі всесвітнього інформаційного прогресу, і, можливо, не лише з технічних причин (браку сучасних комп'ютерів та інформаційних мереж), а й політичних, бо для колишнього тоталітарного режиму такий вільний, неконтрольований обмін інформацією та думками був небезпечним.

Тепер ми вимушені наздоганяти світ. І це не просто, тому що з проблематикою, про яку йшлося вище, на жаль, не обізнана більшість викладачів ВНЗ та вчителів шкіл України. Крім того, економічні обставини не сприяють цьому процесові. Скажімо, в США орендна плата за послуги Internet з домашнього чи іншого телефону при наданні каналу спроможністю 2 мбіт/с коштує тільки $15 на місяць (при їх середніх місячних зарплатах у $1,5- 2 тис. на місяць), а орендна плата за виділену (окрему) лінію зв'язку і каналу 2 мбіт/с коштує $650 за місяць. В Україні за виділену лінію і канал усього у 128 кбіт/с (тобто майже в 15 разів гірший) треба платити приблизно стільки ж. Тут і безоглядна гонитва за доходами від комп'ютерних технологій, і політична короткозорість - нерозуміння того, що втрачає суспільство, не забезпечуючи доступу до них

Що ж робити Україні? Є два варіанти дій:

визнати себе слаборозвинутою країною і погодитись назавжди зі своїм відставанням;

наполегливо пробувати вже зараз реалізувати те, що можливо, розуміти значення високих технологій задля їх розвитку в Україні.

Є три можливих підходи до втілення відкритого дистанційного навчання.

Перший підхід (WWW-реалізація) пов'язаний із використанням сучасних так званих WWW-технологій, коли навчальні матеріали презентуються у мультимедійному вигляді (тобто комбінацією текстів, графіки, зображень, звуку, анімації з гіпертекстовими посиланнями на додатки та роз'яснення). Наголос робиться на забезпеченні інтерактивності при навчанні, тобто на забезпеченні спілкування слухача з викладачем та іншими слухачами (скажімо, через загальну "електронну" дошку, що доступна кожному з них). При цьому підтримується ефективний режим "on-line" безпосереднього доступу слухача до навчального матеріалу, спілкування з викладачем, контролю опанування ним цього матеріалу через автоматизований запитувач за допомогою таких навчальних середовищ, як Lotus Learning Spice та WebCT.

На жаль, такий підхід є поки що надзвичайно дорогим для України, потребує значних зусиль на розповсюдження, підтримку й актуалізацію матеріалу, на забезпечення робочих місць слухачів. Але це той "місточок", через який Україна може користуватися зарубіжними інформаційними джерелами з найновітнішим навчальним матеріалом. Зрозуміло, що при його впровадженні необхідно передбачити систему "парольного" захисту доступу до WWW-матеріалів за окрему платню, захист авторських прав на матеріалізовану інтелектуальну власність і таке інше.

Другий підхід (E-mail реалізація) пов'язаний із використанням найпростішого комп'ютерного зв'язку у вигляді обміну текстами електронних листів. При цьому забезпечується найнижчий рівень інтерактивності (спілкування), але й витрати суттєво скорочуються, бо комп'ютерна мережа використовується лише для отримання навчального матеріалу і листування з викладачем під час консультації. Така форма вже сьогодні доступна в Україні, але вона менш приваблива для користувачів.

Здається, що в Україні доцільно почати реалізовувати третій підхід (комбінований), що найбільше відповідає нинішнім умовам країни. При цьому навчальний матеріал тільки з частковим використанням гіпертексту і зображення передається споживачу, як і у другому підході, через електронну пошту, без прив'язки до конкретного програмного забезпечення, із застосуванням техніки стиснення повідомлень. Наголос, я к і у першому підході, робиться на зручності спілкування слухача з викладачем та іншими слухачами у режимі "on-line" через WWW-сервер як для відповідей на запитання і проміжних звітів, так і для "установчих" бесід перед курсом чи кожною лекцією. Витрати такого варіанту дистанційного навчання будуть помірними, при потребі залишається можливість доступу до повних WWW-версій навчального курсу, скажімо, тих, що пропонують зарубіжні центри дистанційного навчання.

Розглянемо можливості віртуальних лабораторій як важливих складових дистанційного навчання на прикладі віртуальної лабораторії автоматизованого проектування. Інформаційне середовище Internet (додатково до традиційних технологій проектування) забезпечує:

• віддалений (дистанційний) доступ до інструментарію САПР і "групове" проектування з партнерами спільного виробу;

доступ до різноманітної інформації, зокрема до мережевих on-line електронних каталогів (наприклад, до АМР-каталогу електронних компонентів, який вміщує вичерпні відомості про 130 тис. виробів);

• різноманітні мережні інженерні служби: обмін даними, використання розподіленого програмного забезпечення (наприклад, розподілених баз даних), підтримки взаємодії з партнерами тощо;

• спеціальні САПР-браузери (browsers) для перегляду, друку і обміну САПР-моделями в різних форматах, які забезпечують переклад САПР-геометричних і цифро-часових даних на мову VRML (віртуальної реальності) і HTML сторінки Web;

• новий рівень функціональної взаємодії через технології COBRA (Common Object Request Broker Architecture), COM (Common Object Model) та DCOM (Distributed COM).

Доречно нагадати, що літак Boing-777 розроблявся одночасно багатьма підприємствами, розташованими у різних країнах, які використовували ці нові можливості мережевого комп'ютерного проектування.

Щоб реалізувати свій намір увійти до світового товариства, в Україні потрібні надзвичайні заходи і негайно.

З одного боку, в Україні зусиллями багатьох організацій у попередні роки було зроблено багато оригінальних засобів САПР, які потребують тепер модернізації і адаптації для мережевого застосування.

Таку увагу потрібно приділити розробці чи вибору САПР-браузерів, інтерфейсів і стандартів обміну даними та моделями, організації відокремленого доступу до інструментарію, мережним каталогам компонентів та їх моделей тощо.

Необхідно також оволодіти сучасними загальносистемними рішеннями щодо впровадження і підтримки розподілених проектних процесів, таких, як засоби мережевого групового проектування типу Java Collaborator Toolset, MS NetMeeting, HP Shared, Intel Proshere; засоби організації спільного функціонування розподілених інтелектуальних сховищ даних і знань; CASE-технології і CASE-засоби в галузі постановки проектних завдань тощо.

З другого боку, в Україні необхідно запровадити можливість використання в режимі on-line зарубіжного програмного забезпечення САПР, що дають змогу вітчизняним підприємствам виконувати свої проектні роботи на мережевих віддалених серверах Internet із залученням зарубіжного інструментарія САПР, якого немає в Україні, а також для забезпечення можливої участі у праці при спільному проектуванні та реалізації конкурентоспроможної продукції на міжнародному рівні, що відповідає сучасному етапу глобалізації розвитку економіки людської цивілізації і виступає головним джерелом для посилення інноваційної діяльності в Україні.

На жаль, перелічені завдання майже не знайшли гідного відображення у Державній програмі «Інформатизація України», підготовленій Національним агентством з питань інформації при Президентові України, може, тому, що вони надто сучасні.

Фахівці кафедри інформатизації і програмного забезпечення Університету "Україна" та кафедри САПР Національного технічного університету України "КПІ", розуміючи становище, що склалося, проводять відповідну науково-дослідну роботу в напрямі комп'ютерного проектування в інформаційному середовищі Internet. Цьому допомагає досвід, набутий кафедрою САПР НТУУ "КПІ" завдяки співпраці з партнерами з університетів Брістоля (Англія), Нюрнберга (Німеччина) і Вроцлава (Польща) при розробці мережевих САПР проектування в електроніці.

Нині розробляється віртуальна лабораторія проектування електронних систем і схем, що ґрунтується на віддаленому використанні оригінальної вітчизняної системи ALLTED (All Technology Designer -Проектувальник для всіх технологій). Система ALLTED підтримує всі етапи проектування нелінійних електронних схем: побудови математичної моделі об'єкта, аналізу щодо постійного струму (DC), аналізу часової динаміки (TR), частотних властивостей (АС), статистичного аналізу (Monte-Carlo), аналізу Фур'є (Fourier), аналізу найгіршого випадку (WCD), аналізу чутливостей (SA), оптимізацію параметрів і характеристик (ОРТІМ), оптимального призначення допусків (TOL) тощо. Ця лабораторія базується на клієнт-сервер-технології, що дає змогу обслуговувати багатьох клієнтів, розташованих у різних приміщеннях і навіть у різних містах і країнах. Від існуючих зарубіжних аналогів вона відрізняється:

оригінальними алгоритмами чисельних процедур, що дають змогу вирішувати "жорсткі" і погано обумовлені задачі в режимах DC, TR, SA;

оригінальними алгоритмами оптимізації змінних порядків, що враховують в еквівалентному ряді Тейлора не три (як звичайно), а п'ять членів без розрахунку похідних більш високого порядку, ніж другий;

потужними процедурами автоматичного розрахунку проектних параметрів (часових затримок, часу зростання і спаду імпульсів, резонансної частоти чи смуги пропускання, потужності розсіювання тощо) і функцій від цих параметрів;

можливістю рішення одно- і багатокритеріальних задач оптимізації з параметричними і функціональними обмеженнями, причому змінними, що оптимізуються, можуть бути як первинні параметри (напруги, струми, потужності), так і згадані вище проектні параметри;

можливістю проектування гібридних об'єктів, що містять електронні, механічні, гідравлічні, пневматичні, електромагнітні та інші компоненти,

можливістю використання моделей компонентів, що задаються користувачем, поряд із застосуванням потужних бібліотек моделей і параметрів.

Досить сказати, що перші версії системи ALLTED, які мали назву ПРАМ-01 і призначалися для комп'ютерів серії ЄC, були визнані у колишньому Радянському Союзі як стандарти для проектування електронних схем у провідних галузях, таких як Мінрадіопром, Міноборонпром, Мінзагмаш і Мінсередмаш.

Останні версії ALLTED, що призначені для персональних комп'ютерів (Windows), використовуються в навчальному процесі не тільки на окремих кафедрах НТУУ "КПІ" (кафедрах САПР, прикладної математики, гідравліки і гідропневмоавтоматики, приладів точної механіки тощо), а й у Мічіганському університеті (США), Поханг університеті Південної Кореї та інших.

Сучасні технічні засоби й інформаційні технології вже тепер принципово забезпечують реалізацію таких можливостей:

терміновий вибір будь-якої лекції чи інформації ( "just-in-time" lesson);

багатовіконну мультимедіа-презентацію лекції чи інформації, коли, скажімо, в одному з вікон демонструється відео, що пояснює твердження, наведене в іншому вікні;

вибір лекцій на одну й ту саму тематику, запропонованих кількома зарубіжними університетами різних країн;

індивідуалізацію навчальної програми слухача через вибір окремих "модулів" навчальних курсів і часового графіка їх вивчення;

використання віртуальних лабораторій для проведення лабораторних занять, курсового та дипломного проектування;

здобуття освіти і необхідних документів, не відвідавши жодного разу приміщень університету і користуючись електронним підписом для ідентифікації виконаних завдань і проектів.

Ці можливості досить привабливі, особливо у випадках обмежень на пересування людини, її здоров'я, бажанням заощадити час на навчання. Тому дистанційній формі освіти нині приділяється досить багато уваги у світі, включно з Україною.

Але треба пам'ятати, що є цілком слушні застереження про можливі негативні наслідки, якщо внаслідок непропорційного розвитку дистанційне навчання перетвориться на найпоширенішу форму освіти. До них необхідно віднести таке:

• Поступовий занепад і зникнення університетів у прийнятому сьогодні розумінні. Навіщо витрачатися на будівлі, гуртожитки, лабораторії, бібліотеки і стадіони, якщо освіту можна отримати вдома чи на робочому місці?

Заміну університетів на "провайдерів" освіти, подібних сьогоденним провайдерам Internet;

Зміну становища викладачів університетів, їх розподіл на мізерну кількість суперкваліфікованих "профі", здатних за замовленнями "провайдерів" освіти створювати лекції для дистанційного навчання, і появу категорії менш кваліфікованих спеціалістів, які лиш обслуговуватимуть "чужі" курси та дисципліни;

Неодмінне скорочення кількості висококваліфікованих педагогів через занепад фундаментальних досліджень в університетах, які є базою підготовки таких кадрів. Якщо зникатимуть чи прийдуть у занепад університети, хто буде проводить фундаментальні дослідження? Хто буде їх фінансувати?

Поширення "культурного" імперіалізму, бо більшість дистанційних курсів світового використання буде запропонована розвинутими країнами. Національні школи, в яких відбивається менталітет, культура, традиції та погляди народу, зникнуть. До чого це призводить, ми вже бачили на прикладі занепаду вітчизняного кінематографа під тиском продукції Голівуда...

Наведені застереження треба враховувати при впровадженні дистанційного навчання як у національному масштабі, так і в окремому університеті, виходячи з необхідності поєднання методик традиційного і дистанційного навчання, збереження інфраструктури освітянських закладів.

 

Газета «Університет «Україна», № 6, 2001

автор: Анатолій Петренко, завідувач кафедри інформатизації та програмного забезпечення

видання: Газета «Університет «Україна», № 6, 2001, час видання: 2001


18/02/2010