Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
А. В. Осин
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
©
©
Осин А.В. , 2003
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
Оглавление От автора.......................................................................................................................................3 Глава 1. Образовательные электронные издания и ресурсы .............................................5 1.1. Образование и компьютер...............................................................................................5 1.2. Издания и ресурсы.............................................................................................................7 1.3. Новые педагогические инструменты ..........................................................................13 1.4. Компоненты мультимедиа...........................................................................................20 1.5. Уровень интерактивности ...........................................................................................27 1.6. ЭИР и педагогические технологии...............................................................................35 1.7. ЭИР и книга......................................................................................................................54 Глава 2. Концепция развития образовательных ЭИР .......................................................61 2.1. Цель и задачи концепции ...............................................................................................61 2.2. Анализ ЭИР в информационном образовательном пространстве ........................61 2.3. Концептуальные обобщения.........................................................................................69 2.4. ЭИР нового поколения ....................................................................................................75 2.5. Перспективы образовательных ЭИР ..........................................................................78 Глава 3. Организация разработок..........................................................................................88 3.1. Подготовка кадров..........................................................................................................88 3.2. Структура разработки и команда специалистов ....................................................91 3.3. Этапы и документирование работ ...........................................................................101 Глава 4. Качество электронных образовательных продуктов .......................................105 4.1. Подходы к оценке качества.........................................................................................105 4.2. Комплексная экспертиза ЭИР ....................................................................................106 4.3. Апробация новых образовательных продуктов .......................................................110 Глава 5. Унификация и стандартизация ............................................................................114 5.1. Проблематика общего подхода ..................................................................................114 5.2. Компоненты стандарта .............................................................................................117 5.3. Лидеры стандартизации .............................................................................................125 Заключение ...............................................................................................................................131 Приложения..............................................................................................................................134 Приложение 1 .......................................................................................................................135 Приложение 2 .......................................................................................................................140 Приложение 3 .......................................................................................................................143 Приложение 4 .......................................................................................................................205 Приложение 5 .......................................................................................................................241
2
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
От автора Говорят, мы живем в постиндустриальном обществе. Судя по тому, что мощь страны сегодня выражается не количеством доменных печей, а возможностями обработки и продуцирования информации, это действительно так. Но бить в литавры, по-моему, рановато. Перефразируя И. Ильфа и Е. Петрова, «индустриального общества уже нет, а информационное пока не создано». Понятно, что длительность этого «пока» зависит, прежде всего, от образования. В последние
годы
государством
предприняты
серьезные
шаги
в
направлении
информатизации российского общества. Федеральные целевые программы «Электронная Россия» и «Развитие единой образовательной информационной среды» дают основания надеяться, что мы стоим на пороге перехода количества в качество. Хочется верить, что состоится превращение количества энтузиазма в качество жизни. Это очень ответственный момент. Можно воспользоваться реальными знаниями и международным опытом, а можно повторить путь проб и ошибок. Всего хуже, когда во втором варианте мы считаем, что пользуем первый. Тогда понимание существа и цели замещается лавиной специальных терминов и ссылок. Я глубоко уверен, что в информатике и вычислительной технике нет ничего непонятного. Эти науки являются самыми «человечными», поскольку, в отличие от всего сущего на Земле, их создал человек, размышляя о самом себе. Основная цель этой книги – не детали разработки мультимедиа продуктов, которые прекрасно изложены в отечественной и зарубежной литературе [4, 7, 12, 13, 29, 34, 35, 41, 45, 51], а общее исследование методологии создания и применения, концепции развития образовательных электронных изданий и ресурсов. Информатизация образования представляется мне в виде пирамиды, основанием которой служат новые электронные образовательные продукты. Боковые грани – подготовка кадров, компьютеры с телекоммуникациями, и, конечно, внедрение результатов. Замечательным свойством пирамиды является то, что каждая грань непосредственно примыкает к трем другим. Мне кажется, именно высокая связность направлений информатизации – залог ее успеха. Представление о согласованности общих и частных задач информатизации образования лежало в основе настоящей работы. Зачем вообще нужен компьютер в образовании? В чем новизна электронных образовательных продуктов? Как они влияют на педагогические технологии? Каковы ключевые параметры компьютеров и сетей для электронного контента? Как заинтересовать педагогов и учащихся в применении компьютерных технологий обучения?
3
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
Ответы на эти вопросы дают формулировку задач, комплексное решение которых ведет нас к главной цели: положительной оценке и восприятию информатизации педагогическим
сообществом,
учащимися,
родителями,
т.е.
самой
широкой
общественностью. Кому могла бы быть полезна эта книга? Мне кажется, с нее может начать школьный учитель или преподаватель вуза, у которого слово «информатизация» вызывает и интерес, и опасение. Но, пожалуй, целевая аудитория – «лица, принимающие решения» – руководители органов образования и организаторы исследований и разработок в различных направлениях информатизации. Большие надежды также на интерес молодых читателей, только начинающих свой путь в образовании и смежных областях. Разумеется, книга возникла не на пустом месте. Я очень обязан своим коллегам и друзьям из Республиканского мультимедиа центра Минобразования России. РМЦ – это замечательная творческая среда, по-настоящему талантливые люди, с которыми я имею удовольствие работать уже более пятнадцати лет. Для меня лично одним из важных результатов федеральных программ информатизации стало убеждение, что настоящих специалистов, глубоко понимающих суть проблемы, немало по всей России. Я хотел бы искренне поблагодарить М.Н. Морозова, Ю.М. Тараскина, А.В. Гиглавого, принимавших активное участие в обсуждении книги. Их замечания, предложения, идеи нашли свое отражение в материале. Я хотел бы также выразить благодарность руководству Министерства образования в лице Е.Е. Чепурных и З.А. Нефедовой, которым я обязан инициативой и стимулами к написанию настоящей книги. Оглавление
4
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
Глава 1. Образовательные электронные издания и ресурсы 1.1. Образование и компьютер «Компьютеризация», «информатизация образования», «компьютерные технологии обучения» – эти термины сегодня, пожалуй, самые употребляемые в педагогическом сообществе. Информатизация образования вступает на качественно новый уровень: решается задача массового использования компьютерных технологий в общем и профессиональном образовании. По существу это означает, что время пилотных проектов, разных подходов и диаметральных мнений, исходящих из фрагментного опыта, закончилось. Самое время задать вопрос: «А зачем вообще компьютер в образовании?». С какой стати он врывается в традиционное образовательное пространство, включающее и старую добрую книгу, и мудрого терпеливого учителя, и добросовестного, в меру ленивого ученика? Вполне вероятно, некоторые педагоги представляют себе дело так: прогресс цивилизации, люди изобрели и широко используют компьютер, теперь надо его изучать, как явление природы. На самом деле все ровно наоборот. Уже достаточно много лет весь мир говорит об «информационном взрыве», огромной скорости обновления знаний, непрерывном появлении новых профессий, необходимости постоянно повышать свою профессиональную квалификацию. Все это действительно так. Тогда возникает два принципиальных вопроса. Как адаптировать к такой ситуации школу, техникум, вуз, если и без того проблема перегрузки школьников, студентов и преподавателей стоит очень остро? Второй вопрос – как организовать массовое послевузовское образование (послешкольное или другое «после» – после учебы в образовательном учреждении), непрерывное, нужное человеку в течение всей активной жизни? Другими словами, нужно поддерживать весь комплекс образовательных услуг для детей и взрослых, в школе и дома, возможно, в каких-то еще «пунктах образования», типа библиотеки или Интернет-кафе с педагогической поддержкой. Сегодня этот комплекс называют «открытое образование». Первое, что приходит в голову при рассмотрении такого вороха проблем – где взять учителей? Идеально – каждому ученику по наставнику (а лучше – несколько, разных профилей). Это невозможно. Даже сегодняшняя классно-урочная система требует слишком большого количества преподавателей. Как часто бывает, решение проблемы подскажет исторический опыт. Вспомним средние века – появление книгопечатания во многом способствовало созданию первых университетов. С этого времени можно говорить о массовом образовании, об
5
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
образовании, как отрасли. Причина, конечно, в том, что книга определила сектор самостоятельной учебной работы, как неотъемлемую часть учебного процесса. Если справедливо утверждение о спиральном ходе исторического развития, то, похоже, компьютер появился «в нужное время и в нужном месте». Ведь именно это интеллектуальное устройство способно совершить очередной прорыв в области самостоятельного обучения. Преподаватель при этом, конечно же, нужен, но функции его несколько изменяются. Кстати, об отмене книги тоже никто пока, к счастью, не говорит. Она, как и учитель, вечна хотя бы потому, что необыкновенно удобна всегда и везде. Итак, доминантой внедрения компьютера в образование является резкое расширение сектора самостоятельной учебной работы. Когда-то книга совершила переворот в образовании, превратив его в отрасль мирового хозяйства. Компьютер призван совершить следующий скачок – разрешить кризис образования, требующего постоянного увеличения количества педагогов при разрастании их нетворческих функций. Известно, что самостоятельная учебная работа эффективна только в активнодеятельностной форме. Каждый из нас хорошо знает, как трудно заставить себя читать незнакомый текст, добывая таким образом новую информацию. Даже если новые знания преподносят в иных, казалось бы, готовых формах, проблема остается. Пример угасающего учебного телевидения со всей очевидностью показывает бесполезность пассивного наблюдения потока вещаемой информации. Принципиальное новшество, вносимое компьютером в образовательный процесс – интерактивность, позволяющая развивать активно-деятельностные формы обучения. Именно это новое качество позволяет надеяться на эффективное, реально полезное расширение сектора самостоятельной учебной работы. По существу, за термином «активно-деятельностная форма» (АДФ) стоит хорошо знакомый каждому принцип обучения. Общеизвестные понятия «опыт работы», «обучение на практике» обычно характеризуют твердые знания, умения, навыки. Базисом для таких оценок является представление о производственной, активно-деятельностной природе получения такого прагматичного образования. Приведем частные примеры. Предположим, вы изучаете программирование. Не секрет, что упорное чтение учебников в данной предметной области дает немного. До тех пор, пока вы не начнете писать и отлаживать хотя бы самые простые программы, учебник по программированию, как пирамида Хеопса – солидно до священного ужаса, но для жизни бесполезно. Понять все тонкости и нюансы иероглифов алгоритмического языка можно только в практике их применения, когда вы начнете ими оперировать, т.е. активно действовать. Следующая
ступень
–
совершенствование
собственного
искусства
программирования. Самый быстрый и эффективный способ получить ответы на массу 6
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
мелких и «хитрых» вопросов – обратиться за консультацией к более опытному коллеге. Известно, что программист быстрее всего растет именно в хорошем профессиональном окружении. Постоянные контакты с коллегами также являются вариативом активнодеятельностной формы обучения. Другой пример – из повседневного быта. Вы купили новый бытовой прибор, например, телевизор или СВЧ-печь. Каждый из нас приступал к изучению новинки, читая инструкцию по применению. Дело это непростое, и нужны определенные усилия для того, чтобы дочитать текст до конца. Однако, умение обращаться с прибором не приходит с последней страницей инструкции. Появляется оно тогда, когда мы начинаем действовать – оперировать с прибором, шаг за шагом, опираясь на инструкцию. Такой способ обучения и интереснее, и эффективнее. А если есть человек, который все покажет и расскажет, то эффективность обучения (т.е. скорость и глубина понимания, практичность навыков и умений) возрастает многократно. В обоих примерах имелись две ступени АДФ. Первая – это изучение «неживых» объектов, когда активен, деятелен обучаемый, он инициирует те или иные управляющие воздействия на объект и получает определенные результаты. На второй ступени обучаемый общается с людьми. Инициатива его, но в ответ он может получить больше, чем запрашивал, быстрее и в разных формах, одна из которых будет ему понятной. Здесь можно уже говорить об инициативе, активности, деятельности другой стороны. Этот случай – типичный интерактив. Таким образом, мы видим, что активно-деятельностная форма обучения и интерактив неразрывно связанные, в ряде случаев – тождественные понятия. Оглавление
1.2. Издания и ресурсы Для получения образования на базе компьютерных технологий – реализации компьютерных технологий обучения – необходимы три основных компонента: аппаратнопрограммный базис, подготовленный преподаватель и электронные учебные материалы – образовательные электронные издания и ресурсы (ЭИР). Собственно, такой набор аналогичен традиционному, образующему фундамент учебного процесса: учебная аудитория – педагог – книга. Аудитория оснащается дополнительными техническими средствами, но при этом обретает и новое измерение. Дело в том, что сами эти средства могут воссоздать некоторую учебную аудиторию, только
виртуальную
–
зал
музея
или
архива,
экспериментальный полигон под открытым небом. 7
лабораторный
комплекс
или
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
Разумеется, преподаватель должен уметь оперировать и эффективно использовать аппаратные и программные средства, особенно – образовательные ЭИР. И это не дополнительная нагрузка – уходит в небытие множество нетворческих функций, пропадает автоматическая, занудная часть работы. Наиболее существенные изменения касаются учебно-методических материалов. К книге прибавляются многие новые учебные материалы. Заметим, книга дополняется, но не замещается, хотя бы потому, что электронные издания и ресурсы прежде всего занимают те ниши образовательного пространства, где книга не работала. При этом основная функция полиграфического издания – передача информации – сохраняется, поскольку книга по удобству и широте применения пока вне конкуренции. Современные информационные материалы неразрывно связаны с техническими средствами, необходимыми для их воспроизведения. Магнитофон и кассета, проектор и комплект слайдов хорошо известны практически каждому. Строго говоря, аудио- и видеокассеты уже нужно относить к электронным изданиям. В конце ХХ в. каждый преподаватель хотя бы понаслышке знал о технических средствах обучения (ТСО) и уж точно некоторые из подобных средств имел у себя дома – видеомагнитофон и телевизор, технику для воспроизведения звука. Тем не менее, ТСО не очень-то прижились в учебных аудиториях. Сегодня
под
электронными
изданиями
и
ресурсами
обычно
понимают
информационные продукты, для воспроизведения которых нужен компьютер (чаще всего – персональный компьютер – ПК). Как правило, изданиями называют продукты, размещаемые на отчуждаемых материальных носителях: дискетах, оптических компакт-дисках (CD-ROM, DVD). Их, как и книгу, можно подержать в руках, для распространения этой продукции необходимо физическое
тиражирование.
Дискеты,
использующие
магнитный
способ
записи,
потихоньку уходят в прошлое – для нынешних задач маловат объем хранимой на них информации (1,4 Мбайт). Дискеты вытесняют оптические компакт-диски CD-ROM (Compact Disk-Read Only Memory – порядка 700 Мбайт) и DVD (Digital Versatile Disk – от 3 до 9 Гбайт и эта цифра постоянно растет). Легко подсчитать: на одном CD-ROM можно разместить информацию с 500 дискет, а DVD заменяет от 5 до 13 CD-ROM. Может возникнуть вопрос: куда столько? Действительно, дискета раньше казалась чудом – можно записать тексты нескольких книг. Но, например, с экрана телевизора мы каждую секунду получаем около 20 Мбайт информации. Так что на DVD объемом 3 Гбайт полнометражный фильм удается разместить только после специальной процедуры компрессии видеоинформации, снижающей ее физический объем в десятки раз без заметной потери качества. 8
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
Термин «ресурсы», кроме географии и экономики, стали широко применять в телекоммуникациях,
добавляя
определение
«информационные».
Действительно,
компьютеры, объединенные в сеть, легко обмениваются различной информацией (сегодня преимущественно в текстовом виде). Физически она хранится в памяти компьютера (накопитель на жестком магнитном диске, в просторечии – «винчестер») и может быть направлена для воспроизведения (визуализации) как на экран данного компьютера, так и на экран любого другого, подключенного к сети. Здесь «подержать в руках» информационный ресурс (ИР) не удается, разве что разобрать компьютер и вынуть «винчестер». Правда, и это даст достаточно мало, ведь мы можем видеть ресурс, «прописанный» на другом компьютере, а до него не добраться – в глобальной сети эта машина может быть расположена, например, в Австралии. Таким образом, ИР не тиражируются на фабрике, они попросту передаются по запросу с одного компьютера на другой. Запрашивающая машина получает копию первоисточника, которую, чаще всего, после использования уничтожает. Представляя себе обширное поле задач, с которыми сегодня успешно справляется компьютер, стоит четко определить, что мы рассматриваем ПК только в области учебной работы, оставляя в стороне школьную бухгалтерию, составление расписания и отчеты директора в вышестоящие органы образования. Учебная работа строится на прикладном программном и информационном обеспечении, в котором мы сосредоточимся на базовой составляющей – электронных изданиях (ЭИ), т.е. учебных материалах, которые выпущены массовым тиражом, или к которым (ПК – средство коммуникаций) имеется массовый доступ (ИР). Мы оставляем за рамками небольшую вычислительную программу, разработанную для собственных нужд в университете или в школьном кружке, материалы по текущему курсу лекций данного вуза и т.п. Проводя аналогию с традиционной полиграфией, мы рассматриваем только учебники, выпущенные специализированными издательствами, но не методички, подготовленные в университетском редакционно-издательском отделе. С точки зрения экономики мы говорим о продуктах, имеющих рыночную цену, продаваемых/покупаемых на рынке, т.е. продуктах, имеющих рыночное качество изготовления. Стоит отметить, что особенностью, характерной для компьютера, является возможность массового доступа к «рукописям» (преобладающим, кстати, в Runet – российском секторе сети). Поэтому мы имеем в виду Internet-продукты (ресурсы), прошедшие экспертизу качеств и рекомендованные к массовому использованию. Множество образовательных электронных изданий и ресурсов достаточно обширно и многофункционально. Рассмотрим основные направления структуризации этого множества. 9
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
Прежде всего – контингент учащихся. Очевидно, что образовательные продукты для дошкольника и студента будут совершенно разными. Необходимо придерживаться существующего разделения по уровням образования: •
общее среднее, включающее начальное, основное и полное;
•
профессиональное, включающее начальное, среднее и высшее;
•
дополнительное для детей и взрослых;
•
для
учащихся
с
ограниченными
возможностями
(специальное
и
коррекционное). Далее – разделение образовательных электронных изданий и ресурсов по основным сегментам, которые объединяет понятие образования: •
программируемый учебный процесс;
•
общая культура;
•
информационно-справочная поддержка.
Виды образовательных ЭИР можно представить в виде следующей схемы: Образовательные электронные издания и ресурсы
Информационносправочные
Получение информации
Общекультурного характера
Учебные
Практические занятия
Аттестация
Информационно-справочные источники обеспечивают общую информационную поддержку. Это энциклопедии, справочники, словари, хрестоматии, географические и астрономические атласы, нормативно-правовые и экономические сборники и пр. Они не привязаны к определенному курсу, программе, дидактической схеме. Нацелены на использование в качестве исходного материала при решении творческих учебных задач, в том числе выходящих за рамки учебных программ. Учебные электронные издания и ресурсы обеспечивают программируемый – учебный процесс. Представляют собой электронные учебные пособия, содержащие систематизированный
материал
в
рамках
программы
учебной
дисциплины.
Предназначены для изучения предмета «с нуля» до границ предметной области, определенных программой обучения. Включают все виды учебной деятельности: получение информации, практические занятия в известных и новых формах, аттестацию. 10
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
Нацелены на поддержку работы и расширение возможностей преподавателя и самостоятельную работу учеников. Издания/ресурсы общекультурного характера предназначены для расширения культурной среды. Это виртуальные экскурсии по музеям мира, путешествия по городам, странам и континентам, издания, посвященные классикам мировой культуры, шедеврам архитектуры, живописи, музыки. Цель – предоставить равные возможности воспитания общей культуры, широты мировоззрения всем учащимся. Отдельную группу в изданиях этого типа составляют ЭИР психолого-педагогической воспитательной поддержки. Это издания, направленные на здоровье нации: физическая культура, здоровый образ жизни, борьба с наркоманией и алкоголизмом, проблемы беспризорности, патриотическое воспитание. Мы не будем придерживаться разделения на «мультимедиа» или «текстовый» продукт, предполагая, что и издания, и ресурсы могут быть, в общем случае, мультимедийными. В результате, спектр ЭИР по исполнению включает: •
электронные издания на оптических носителях;
•
сетевые информационные ресурсы;
•
комбинированные (диск/сеть) ЭИР.
Итак, мы рассматриваем ЭИР по уровням образования, по назначению и по исполнению. В соответствии с ГОСТ 7.83.2001 электронные издания различают еще по наличию печатного эквивалента, природе основной информации, периодичности, структуре. Более подробно данные Государственного стандарта и их соответствие используемой структуризации образовательных ЭИР приведены в приложении 2. Здесь мы только отметим, что стандарт не предусматривает разделения на издания и ресурсы, рассматривая публикацию в сети тоже как электронное издание. Однако, понятие информационного ресурса глубоко укоренилось в профессиональном сообществе, поэтому нам кажется целесообразным использовать этот термин. В различных публикациях, в профессиональной среде, да и просто на полках магазинов в разделе «Учебные электронные издания» мелькают дополнительные термины: «электронная библиотека», «электронный учебник», «репетитор», «тренажер» и множество других. Стоит связать эту терминологию с приведенной структурой множества ЭИР. Прежде
всего
договоримся
термин
«электронный
учебник»
отнести
к
профессиональному слэнгу. Мы привыкли под «учебником» подразумевать самый распространенный до сего времени вид учебных материалов – полиграфическое издание. Однако, автоматическое перенесение термина на электронный продукт совершенно не отражает его возможностей. Книга выполняет, по существу, только одну функцию – 11
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
передачи
информации.
Образовательное
электронное
издание/ресурс
способно
представить виртуальную лабораторию, осуществить мониторинг решения задачи, произвести проверку знаний. То есть ЭИР, в отличие от книг, реализуют все три основных компонента обучения – получение информации, практические занятия и аттестацию. Если же взять частный случай издания/ресурса, содержащего только информацию, пусть даже в характерном для книги – текстовом – виде, вступают в силу другие соображения. Дело в том, что высокое звание «учебник» полиграфическое издание получает после многолетней практической апробации, пройдя стадию учебного пособия, получив сначала гриф «Допущено», а затем уже «Рекомендовано Министерством образования». Поскольку электронные издания и ресурсы теперь тоже проходят экспертизу Федерального экспертного совета Минобразования России на предмет выдачи грифа, априорно называть очень разные, в том числе и непрофессионально сделанные, электронные создания учебниками попросту нельзя. Термин «электронная библиотека» правильнее всего использовать в отношении хранилища электронных копий текстовых материалов: книг, журналов, газет, рукописей и т.д. Иными словами, электронная библиотека – это хранилище электронных копий бумажных
первоисточников.
Тогда
все
качественные
характеристики,
отзывы,
рекомендации относятся исключительно к первоисточнику, перевод его в электронную форму никаких новых содержательных качеств не добавляет. Если
хранилище
объединяет
аудио/видео
материалы,
программные
и
информационные (например, базы данных) продукты, а также комбинированные (например, мультимедиа) единицы хранения, то адекватным его названием является «медиатека». Существенным моментом является разграничение электронных библиотек и медиатек. Действительно, книга обычно включает определенное количество иллюстраций, в предельном случае может представлять собой, например, фотоальбом. С другой стороны, в мультимедиа продуктах никто не запрещает использовать текст. В этой связи разумным представляется применение признака разделяемости продукта. Так, обращаясь к электронной библиотеке, мы можем запросить и успешно использовать одну или несколько страниц книги, отдельный рисунок или фотографию. Мультимедиа представляет собой многосвязную информационно-программную среду, для работы в которой нужно перекачивать на свой компьютер продукт целиком. То же самое можно сказать об отдельных программных модулях, инструментальных программных средствах и т.д. Принципиально это справедливо и для баз данных, хотя физически они, конечно, на компьютер пользователя не переносятся, однако функциональны только целиком, включая и программную часть – СУБД. 12
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
Таким образом, дополнительным определением медиатеки может служить ее представление в качестве хранилища неразделяемых информационно-программных продуктов. Теперь
перейдем
к
классифицирующим
определениям
учебных
ЭИР.
С
методической точки зрения отдельное электронное издание/ресурс в самом общем виде справедливо
называть
электронным
учебным
пособием.
Стоит
заметить,
что
дополнительные определения жанра ЭИР нельзя относить к сложившейся терминологии. Пока это творчество авторов, определяющих по своему усмотрению методическую нишу собственного
продукта.
Отсюда
кажущееся
жанровое
разнообразие:
обучающая
программа, автоматизированная обучающая система, репетитор, интерактивный урок, электронная школа и т.д. Если предложить разным производителям дать название одному и тому же электронному продукту, будут использованы, скорее всего, все перечисленные термины. В связи с этим представляется разумным на первом уровне классифицировать ЭИР с функциональной точки зрения, привязываясь к классическим компонентам учебного процесса: информация, практикум, аттестация. Безусловно, одно ЭИР может объединять получение информации с элементами аттестации (тестирование), а также обеспечивать практические занятия – эксперименты, решение задач, подготовку литературного труда. Такие продукты вернее всего называть электронным курсом. В тоже время имеется значительное количество ЭИР, обеспечивающих отдельный компонент учебного процесса. Чаще всего это достаточно сложные и объемные продукты, нацеленные на практические занятия. Например, ЭИР, посвященные эксперименту и объединяемые общим названием виртуальная лаборатория. Широко распространен также термин электронный тренажер, определяющий продукт, предназначенный для развития практических навыков и умений. Углубляться дальше в жанровую классификацию ЭИР на сегодняшний момент нет смысла, поскольку мы пока имеем слишком мало прецедентов. Это и неудивительно – история компьютерных технологий обучения и, соответственно, образовательных ЭИР исчисляется годами, в отличие от многовековой книжной культуры. Оглавление
1.3. Новые педагогические инструменты Отправной
точкой,
аксиомами
при
анализе
возможностей
технологий обучения являются два очевидных соображения: 13
компьютерных
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
•
Компьютер не заменяет преподавателя и в обозримом будущем заменить не сможет.
Действительно, интеллектуальное техническое средство в известной степени моделирует деятельность преподавателя. Но эта модель далека от мощной «экспертной системы» специалиста-предметника, тем более она не претендует на роль педагогавоспитателя. Компьютер способен исполнять некоторые функции, ранее присущие только преподавателю: анализировать действия обучаемого и выдавать подсказку, задавать вопросы и оценивать ответ, отвечать на вопросы, раскрывая те или иные темы предметной области, в том числе – вариативно. Конечно, круг вопросов и тем, число вариаций определены заранее. Специалист же может ответить (почти) на любой вопрос, в том числе и
неудачно
сформулированный.
Причем
ответ
будет
дан
в
формулировке,
соответствующей возможностям ученика, с учетом многих внешних обстоятельств и факторов его личности. Справедливо было бы отметить, что разработки подобных возможностей ведутся и в информатике, в частности, в направлении, называемом «экспертные системы». Видны и более простые шаги совершенствования, например, вариативное представление информации не представляет принципиальной трудности. Однако вряд ли в обозримом будущем возможности педагога и компьютера будут хотя бы сравнимы. •
Электронное издание не должно дублировать книгу, напротив, ЭИ должно быть нацелено на задачи, которые полиграфические издания не решают.
Подчеркнем, что ЭИ не должно именно дублировать. Когда книги попросту нет, крайне полезен и электронный текст. Применение компьютера для воспроизведения текстовых образовательных продуктов оправдано, если книга малодоступна (редкая, новая) или такой книги вообще не существует. Достаточно часто требуется множество источников, каждый из которых используется в небольшом объеме и далеко не ежедневно, так что держать под рукой большую библиотеку нецелесообразно. Это дорого, требует много места, продуманной системы поиска в массиве книг и т.д. Собственно, для этого и существуют обычные библиотеки. Компьютер в сети решает все перечисленные проблемы,
дополняя
ресурсами,
которых
возможности нет
в
классической
полиграфическом
библиотеки
исполнении,
информационными
устраняя
неудобства
удаленности хранилища и сводя к минимуму затраты на поиск нужного материала. И уж совсем очевидными преимущества электронного представления становятся в случае, когда информация по предметной области быстро изменяется, например, в новых областях знаний и технологий. Третье соображение – «домашнее»: необходимо в полной мере использовать все возможности информационных и мультимедиа технологий как для повышения качества 14
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
образования, так и для решения специфических для стран СНГ проблем педагогических кадров, некомплекта лабораторий, отсутствия культурной среды по объективным географическим и субъективным экономическим причинам. Одна из главных задач создателей ЭИР для образования – максимальная эффективность нового продукта. Ясное понимание возможностей компьютера дает в руки аппарат для методического анализа и формирования требований к электронным изданиям. По существу компьютер дает нам: •
интерактив
•
мультимедиа
•
моделинг
•
коммуникативность
•
производительность
Интерактив в переводе с английского означает всего лишь взаимодействие. Однако, именно взаимодействие (путем согласия или борьбы) с окружающей природной и социальной
средой
есть
основа
разумного
существования.
Понятно,
что
в
образовательном процессе роль интерактива трудно переоценить. Здесь компьютер предоставляет поистине революционные возможности. Иногда понятие интерактива заменяют термином «диалог», а интерактивный режим работы с компьютером называют диалоговым. Пожалуй, это не совсем точно – лингвистическое понятие обмена информацией несколько более узкое, чем понятие интерактива. Например, два боксера на ринге редко беседуют во время боя, но их взаимодействие, безусловно, можно назвать интерактивом. Ровно так же пользователь не только передает компьютеру информацию в символьном или звуковом представлении. Все более отчетливо просматривается тенденция расширения сектора взаимодействия, связанного с вазомоторными реакциями, показаниями различных датчиков, отражающих состояние пользователя. Особенно ясно это направление просматривается по мере внедрения технических средств виртуальной реальности. Дадим формулировку интерактива с точки зрения использования его в качестве педагогического инструмента. Итак, интерактив – это взаимодействие. Чаще всего подразумевают бинарные взаимодействия. По существу термин означает поочередные «высказывания» (в широком смысле – от выдачи информации до произведенного действия) каждой из сторон. Причем каждое высказывание производится с учетом как предыдущих собственных, так и высказываний другой стороны. Существенно, что такое определение интерактива снимает некоторые вопросы, связанные с традиционными учебными материалами. Например, после «глубоких размышлений» над сутью термина иногда говорят: «Книга тоже интерактивна». 15
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
Основанием для таких выводов служат аналогии: оглавление – меню, страница – экран. Такое простое взаимно-однозначное соответствие элементов двух множеств определяет на компьютерном языке «линейную навигацию». Если же проанализировать данное выше определение интерактива, уже в первом приближении очевиден нелинейный характер «движения» по информационному массиву, заложенному в компьютер. Отличие становится еще более явным, когда компьютер продуцирует очередное высказывание, т.е. выдает информацию, изначально не заложенную в память. В этом случае очередное «высказывание» генерируется на основе предыдущих. Сравните: все, что можно взять из книги, изначально и всегда присутствует на ее страницах. Самый простой и распространенный сегодня пример продуцирования – результаты математического моделирования. Изначально их нет в памяти ПК, эта информация продуцируется на основе исходных данных по алгоритму, заложенному в используемой модели. Более сложные примеры относятся к так называемым экспертным системам, генерирующим ожидаемую информацию на основе анализа множества исходных предпосылок и данных, связь которых с требуемым результатом неочевидна. Таким образом, сформулированное определение интерактива обладает достаточной общностью и характерными признаками, пригодными для аналитической работы. Мультимедиа – это представление объектов и процессов не традиционным текстовым описанием, но с помощью фото, видео, графики, анимации, звука, т.е. во всех известных сегодня формах (multi – много, media – способы, средства). Здесь мы имеем два основных преимущества – качественное и количественное. Качественно новые возможности очевидны, если сравнить словесные описания картины,
музыки
или
способов
искусственного
дыхания
с
непосредственным
аудиовизуальным представлением. Количественные преимущества выражаются в том, что мультимедиа среда на много выше по информационной плотности, чем традиционные способы передачи информации. Действительно, одна страница текста, как известно, содержит около 2 Кбайт информации. Преподаватель произносит этот текст примерно в течении 1-2 мин. За ту же минуту полноэкранное видео приносит порядка 1,2 Гбайт информации. Вот почему «лучше один раз увидеть, чем миллион (Г/К ∼ 106) раз услышать». Безусловно, к простой арифметике нужно добавить еще массу психофизиологических факторов, тогда мы получим взвешенную оценку. Известно (исследования института «Евролингвист», Голландия), что большинство людей запоминает 5% услышанного и 20% увиденного. Одновременное использование аудио- и видеоинформации повышает запоминаемость до 40-50%.
16
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
Моделинг в современных условиях понятие достаточно широкое. Прежде всего, это, конечно, моделирование реальных объектов и процессов с целью их исследования. Компьютерное моделирование родилось практически вместе с ЭВМ, и в настоящее время это самостоятельная наука. Вычислительная математика дала основу для построения моделей объектов, процессов, явлений, исследование которых аналитическими методами было очень приблизительно или невозможно. Модели исследовались численными методами с помощью электронных вычислительных машин. Широко используются и модели, в основу которых положены аналитические выражения той или иной степени сложности, целый класс составляют функциональные модели, основанные на принципе «черного ящика», и многие другие. Все это множество объединяется понятием имитационного моделирования. Сегодня мы предпочитаем использовать термин «компьютер» вместо ЭВМ. И хотя суть от этого не меняется (computer в переводе – «вычислитель»), замена термина в русском языке отражает, скорее всего, множество отнюдь не вычислительных функций современного компьютера. Примерно так же моделинг объединяет имитационное моделирование и функциональное представление объектов окружающего мира. В последнее время на базе мультимедиа технологий все чаще используется воссоздание естественной окружающей среды, с тем, чтобы приблизить взаимодействие пользователя с компьютерным продуктом к его естественному поведению в реальном мире. Представление внешних объектов и методов взаимодействия с ними пользователя наряду с имитационным моделированием изучаемых процессов и явлений объединяется понятием моделинга. Польза моделинга для обучения не вызывает сомнений – всем всё ясно на интуитивном уровне. Однако стоит заметить, что моделинг – это бесконечное множество возможностей – от простейшей параметризации задач до виртуальной реальности. Важно, что сегодня в образовательных продуктах мы моделируем не только стилизованный, упрощенный до определенного уровня представления предмет изучения. Моделируется естественная окружающая среда и действия пользователя в ней, например, работа в виртуальной лаборатории, посещение музея, экскурсия по городу. Применения этих возможностей нужно настойчиво искать в каждом учебном ЭИР независимо от предметной направленности. Коммуникативность
–
это
возможность
непосредственного
общения,
оперативность представления информации, контроль за состоянием процесса. Все это достигается объединением компьютеров в глобальные и локальные сети. Понятно, что речь идет о контактах удаленных друг от друга субъектов. Более точным был бы термин «телекоммуникативность», но мы не будем использовать это слово в силу явной 17
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
«придуманности» и труднопроизносимости. Наиболее эффективная форма использования компьютерных сетей – on line (почти real time), однако сегодня коммуникации on line возможны далеко не во всех приложениях. Другая возможность глобальных сетей – доставка (off line, продолжительное время)
цифровых
информационных
массивов
пользователю.
При
этом
массив
записывается на некоторый носитель, а затем уже используется в реальном времени. Разумное использование телекоммуникаций и локальных сетей предоставляет огромные возможности для образования. Однако, при этом крайне важна взвешенная оценка методических преимуществ и технических ограничений сетей (особенно – глобальных) для выработки оптимальных решений. Производительность
в
контексте
использования
компьютера
означает
автоматизацию нетворческих, рутинных операций, отнимающих у человека много сил и времени, т.е речь в данном случае идет о производительности труда пользователя. Быстрый поиск необходимой информации по ключевым определениям в базе данных, доступ к уникальным изданиям электронных библиотек и другие операции справочноинформационного
характера
мы
с
удовольствием
и
огромным
облегчением
перекладываем на плечи компьютера. Экономия времени и сил колоссальна, удобство и эргономичность работы порождают энтузиазм и прилив творческой энергии. Если перечисленные возможности компьютера рассматривать с точки зрения образования, то это пять новых педагогических инструментов. Действительно, интерактив позволяет, например, организовать самоаттестацию, т.е. проверить свои знания без участия преподавателя. В истории образования такая возможность появилась впервые. Коммуникативность решает многие вопросы доставки информации в кратчайшие сроки,
позволяет
дистанционно
управлять
учебным
процессом,
обеспечивает
консультации с квалифицированными педагогами, где бы они не находились. Это также совершенно новые возможности. Рост производительности труда пользователя компьютера исчисляется в ряде случаев
порядками.
Достаточно
сравнить
огромные
возможности
баз
данных,
электронных энциклопедий, поисковых машин в Internet со старыми технологиями поиска справочной информации, необходимых книг, статей, и переход количества в качество становится очевидным. Концептуально новые возможности дает сочетание интерактива, мультимедиа и моделинга. Интеграция этих инструментов порождает новое качество в представлении и познании мира. Постараемся разобраться – что концептуально нового принес компьютер.
18
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
Наши знания об окружающем мире, представление реальности можно разделить на три основных множества: объекты, процессы, абстракции. Качество знаний напрямую связано с уровнем адекватности представления элементов этих множеств. На первый взгляд, самым простым для понимания является множество объектов. Их наглядное представление родилось много тысяч лет назад в наскальных рисунках. Следующий, более высокий уровень адекватности – живопись – развилась уже в нашу эру. Очередной скачок в приближении к реальности – фотография, затем – голографические трехмерные изображения объектов появились порядка столетия назад. Это уже практически современность. Фиксировать, сохранять запись и демонстрировать процессы научились тоже сравнительно недавно. Звукозапись (аналоговый фонограф и магнитофон, цифровой компакт-диск и соответствующие устройства воспроизведения) практически достигла в наше время предела совершенства – стереозвук предельно высокого для человеческого уха качества совсем не редкость. Современные кино и видео довольно точно отображают динамику в видеоряде. В последние годы делаются попытки донести до широкой публики и объемный (стерео) видеоряд. Абстракция непосредственно связана с человеческим мышлением. Математика и философия, экономика и политика, науки о материи и Вселенной в значительной части опираются на абстрактное мышление. Распространение в обществе элементов этого множества напрямую связано с книгоизданием, причем, похоже, книга еще долго будет основным носителем абстракций. Итак, адекватность отображения объектов и процессов реального мира росла с развитием цивилизации и в настоящее время находится, по меньшей мере, на пороге совершенства. Чего же не хватает для полной адекватности представления – уровня, который можно назвать виртуальной реальностью? Нужно, чтобы объекты и процессы «ожили» – объектами можно было бы манипулировать, а в процессы вмешиваться, например, с целью изучения. Именно эти возможности отличают для человека реальный мир от его отражения в зрительно-слуховых образах. Переводя сказанное в термины информатики, требуется взаимодействие с объектами и процессами, т.е. интерактив. Ответные реакции объектов и процессов обеспечит моделинг, а внешне адекватное их отражение во всех возможных формах – мультимедиа. Получается, что с помощью компьютера человечество делает качественный скачок в представлении окружающего мира. Впервые с помощью интерактива, мультимедиа и моделинга мы получаем не описание реальности в символьных абстракциях (книга), не аудио/видео отражение объектов и процессов, а принципиально полную модель
19
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
окружающего мира, которую можно характеризовать как адекватное представление и, при совершенстве компонентов, использовать термин «виртуальная реальность». Конечно, реальность, «данная нам в ощущениях» включает еще запах, вкус, ощущение теплого и холодного, мягкого и твердого, реакции на элементарные механические воздействия и пр. Однако реагировать на движения пользователя компьютер с помощью датчиков уже может, а включение в сферу восприятия виртуальной реальности обоняния и осязания – дело обозримого будущего, эксперименты уже идут. Очевидно, технологическим
что
новые
возможности
прорывом
в
представления
области
реальности
телекоммуникаций
и
вместе
с
повышения
производительности пользователя окажут огромное влияние на образование. Именно поэтому интерактив, мультимедиа, моделинг, коммуникативность и производительность мы рассматриваем как новые педагогические инструменты. Оглавление
1.4. Компоненты мультимедиа Если препарировать электронное издание/ресурс, то формально этот продукт состоит
из
программ
и
данных.
Программы
обеспечивают
взаимодействие
с
пользователем на уровне клавиатуры, «мыши», а также путем предъявления данных, включенных в ЭИР или генерируемых в процессе моделирования. Основную, управляющую программу мультимедиа продукта называют программой-реализатором (иногда – плеером, термин в данном случае неудачен – «проигрыватель» не интерактивен). Объем программ, в зависимости от сложности решаемых задач, колеблется от сотен Кбайт до десятков Мбайт. Данные в ЭИР это, в основном, контент – то, что мы видим и слышим. Соответственно, контент подразделяется на визуальный и звуковой ряды. Текст, строго говоря, нужно относить к визуальному ряду, но возможности описания абстракций и некоторые особенности хранения и воспроизведения символьной информации выделяют ее в отдельный компонент. Визуальный ряд (ВР) подразделяется на реалистический (отражающий реальный мир) и синтезированный (созданный человеком, попросту – рисованный). Реалистический ВР включает статику (фото) и динамику (кино), синтезированный ВР, соответственно, рисунок и анимацию (в просторечии – «мультик»). Звукоряд на компьютере может быть реалистическим («живая» музыка, речь) и синтезированным (MIDI-музыка). Ясно, что звук – это всегда динамический процесс.
20
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
Таким образом, мультимедиа контент можно структуризировать в следующем виде:
Контент Символьная информация
Текст
Визуальный ряд
Числовы е данные
Синтезированный
Реалистический Статический
Динамический
Статический
Звуковой ряд
Реалистический
Синтезированный
Динамический
Информационный объем составляющих контента сильно различается. Так, для хранения одной страницы текста требуется порядка 2 Кбайт памяти, статического ВР – от десятков Кбайт до десятков Мбайт в зависимости от размеров и качества картинки. Динамические компоненты контента можно измерять только в соотношении со временем просмотра или звучания. Тогда мы приходим к понятию потока цифровой информации – количеству информации в единицу времени. Цифровой поток принято измерять в битах за секунду. Например, воспроизведение динамического ВР требует потока от сотен Кбит/с. до десятков Мбит/с., в зависимости от размера экрана и качества изображения. Для воспроизведения реалистического звукоряда нужно обеспечить поток от десятков до сотен Кбит/с., опять-таки в зависимости от заданного качества звука. Что значит обеспечить цифровой поток? В этом нужно разобраться подробнее. Пусть у нас имеется видеоинформация, качество которой определяется потоком 800 Кбит/с. Пусть длина «ролика» 5 секунд. Тогда хранение этой информации потребует 4000 Кбит, или 500 Кбайт памяти. Воспроизведение этого ролика с заданным качеством требует, чтобы все устройства компьютера или компьютерной сети на пути от места хранения до экрана позволяли пропускать поток цифровой информации в объеме 800 Кбит в секунду. Если на пути потока будет «узкое место», изображение на экране начнет дергаться, «застывать» на каких-то кадрах или, например, станет крупнозернистым, с плохой передачей контуров и цветов. Воспроизведение статических компонентов несколько менее критично к потоку. Например, страницу текста человек читает около двух мин. Тогда для подачи текста на 21
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
экран в темпе потребления достаточно потока 16 Кбит/120 с. ≈ 137 бит/с. Это такая небольшая величина, что подача текста построчно не практикуется. А вот фотографию частями никак не просмотришь, поэтому иногда при выполнении запроса вывода фото на экран время ожидания ощутимо. То же самое можно сказать и о программах. Программные модули работоспособны только целиком, поэтому часто в сети «перекачка» программы с компьютера, на котором она хранится, на компьютер, где будет действовать, требует определенного времени. Объемы хранения, поток цифровой информации, статические и динамические компоненты контента – все это взаимоувязано на уровне простой аналогии. Представим себе два сосуда, один очень большой, второй много меньше, с прозрачными стенками. Сосуды соединены прозрачной трубкой. В большом хранятся цифровые массивы (память компьютера), второй сосуд вместе с соединительной трубкой – аналог экрана компьютера. Статические компоненты контента мы рассматриваем в сосуде, динамические – в трубке. Если объем статической картинки велик, а трубка узкая – мы подождем, пока «нальется», но картинку все же увидим. А вот динамический видеоряд мы наблюдаем в трубке, и, если она узкая (поток мал), кино разрушается. Итак, аудиовизуальная информация в цифровом коде доставляет достаточно много хлопот – для хранения на локальном компьютере нужен большой объем памяти, для передачи по сети требуются широкополосные (с высокой пропускной способностью) каналы связи. Поэтому в исходном виде такую информацию практически никогда не хранят и не передают. Аудиовизуальную цифровую информацию сразу при создании подвергают компрессии (сжатию). Эта процедура чаще всего проходит с потерей качества, весь вопрос заключается только в том, насколько потери заметны глазу или уху. Например, телевизионная картинка вещательного качества содержит довольно большое количество
строк,
а
также
расширенную
цветовую
гамму.
Всем
известный
видеомагнитофон учитывает значительно меньшее количество строк и цветов, но качество видеофильма вполне устраивает зрителя. То же можно сказать и о звуке, где самый низкий по качеству стандарт – телефонная связь обычно не вызывает раздражения (если, конечно, работает). В целом любая процедура снижения объема цифровой информации сводится к тому, чтобы хранить и передавать не саму информацию, а инструкции по ее созданию на компьютере пользователя. Выигрыш в информационном объеме становится понятным, если сравнить аналитическое и табличное представление математической функции. Для не математиков напомним: запись у = x² занимает на листе бумаги ничтожно мало места. Зато, чтобы получить значение у при заданном x, нужно каждый раз производить вычисления. Ту же 22
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
функцию можно представить таблицей, задав множество значений x в одном столбце и указав соответствующие значения у – в другом. Использование таблицы не требует вычислительных операций (и соответствующих затрат времени), но размер таблицы может быть сколь угодно большим – в зависимости от диапазона и шага изменения аргумента x. В частности, таблица может занять, например, все страницы этой книги. Самый простой пример снижения объема цифровой информации заключен в хорошо всем известном шрифтовом тексте. Хранятся/передаются не сами символы (начертание по точкам), а их цифровые коды. Кодирование заменяет достаточно сложные в визуальном представлении символы на простые числа, каждому символу соответствует определенное число. При визуализации работает имеющийся на любом компьютере знакогенератор, который по коду воссоздает на экране начертание символа. В итоге запись в цифровых кодах одной страницы текста занимает объем около 2 Кбайт. Если бы ту же страницу хранили в цифровом визуальном представлении (как фотографию), потребовалось бы запоминать информации на порядки больше. Действительно, в этом случае придется разбивать страницу на сотни тысяч микроскопических информативных зон – пикселей, и запоминать численные значения яркости и цвета каждого пикселя. Понятно, что такая таблица по объему несравнимо больше набора цифровых кодов символов.
Конечно,
работа
знакогенератора
требует
некоторого
времени
на
воспроизведение символа по его коду, но время этой операции ничтожно в масштабах реакций пользователя. Точно
так
же
организован
MIDI
(Musical
Instrument
Digital
Interface),
обеспечивающий синтезированный звукоряд. Хранятся команды для синтезатора голосов известных музыкальных инструментов. Синтезатор, входящий в состав звуковой карты компьютера, по поступлении команды воспроизводит соответствующий голос и тон. Значительно сложнее с бесконечно разнообразным реалистическим визуальным рядом и звуком. Здесь приходится хранить/передавать основу, «каркас» изображения или звука и цифровые инструкции по дополнению их до приемлемого вида. Процедура переработки исходного цифрового массива в массив меньшего размера, дополненный инструкциями по восстановлению, называется компрессией. Во время воспроизведения компьютер
пользователя
выполняет эти
инструкции
(декомпрессия), получается
изображение или звук определенного качества. Понятно, что чем подробнее описана основа, тем выше качество, но пропорционально растут объем требуемой памяти и величина потока. Аналог цифрового аудиовизуального ряда – очень большая таблица, не поддающаяся единому аналитическому описанию. В процессе компрессии она делится на сегменты, каждый из которых включает «базовое» значение функции и примерную 23
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
формулу ее изменения при небольшом, в пределах сегмента, отклонении аргумента. С увеличением отклонения аргумента погрешность аналитики растет. Иногда, для достаточно простых синтезированных изображений удается обойтись, как и в MIDI, преимущественно инструкциями. Это так называемая векторная графика, одним из примеров которой является известная Flash-анимация. Для хранения инструкций объем/поток небольшой, а качество воспроизведения – практически такое же, как при создании данного рисунка или анимации. Но это возможно только для изображений с известной
схематичностью,
воссоздание
которых
в
принципе
можно
описать
инструкциями. Ниже приведена таблица объемов/потоков для основных компонентов контента в исходном цифровом коде и после компрессии. При этом параметры изображений и звука выбраны без ущерба для эргономики ЭИР, а уровень сжатия – не дающий заметных искажений. № п/п
Компонент контента
Тип
величина потока (бит/сек.)
компрессии
Без компрессии
С компрессией
2 Кбайт
0,2 Кбайт
Zip *
ряд
230 Кбайт
28 Кбайт
JPEG
ряд
29 Мбит/с.
500 Кбит/с.
MPEG
700 Кбит/с.
64 Кбит/с.
MP3
1
Символьная информация (1 страница)
2
Статический
визуальный
Объем хранения (байт) или
(полноцветное окно 320х240 точек) 3
Динамический
визуальный
(полноцветное окно 320х240 точек, 25 кадров/с.) 4
Реалистический
звуковой
ряд
(монофонический, высшего качества)
Таким образом, компрессия мультимедиа контента, не разрушающая этот контент, определяется цифрами из приведенной таблицы. Если рассматривать не отдельные компоненты, а их совокупность на экране и в звуке, условия нормальной работы моделирующих
программ
и
программы-реализатора
*
ЭИР,
получаем
некоторую
Упаковка символьной информации – тип сжатия без потерь. Основана на замене кодов повторяющихся в тексте символов указателями повторений. В ЭИР используется редко, поскольку требуемый для текста объем/поток невелик по сравнению с аудиовизуальными компонентами.
24
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
интегральную оценку цифрового потока. Нижняя граница потока, необходимого для нормальной работы современного мультимедиа продукта – около 3 Мбит/с. Рассмотрим, какие потоки реальны на локальном компьютере и в сетях. Понятно, что все определяет «узкое место» компьютерной системы, устройство с самой низкой пропускной способностью. На локальном компьютере – это привод компакт-дисков. Поток цифровой информации, считываемой современным CD-дисководом, находится в диапазоне 50-150 Мбит/с., в зависимости от типа дисковода. Этого вполне достаточно для нормальной работы практически любых приложений на отдельном компьютере. В компьютерных сетях «узкое место» – каналы связи. Локальные сети работают в двух стандартах: 10 Мбит/с. и 100 Мбит/с. Тоже достаточно неплохо, следует только иметь в виду, что это общий поток для всех пользователей сети, каждому «достается» пропорционально меньше, да еще некоторая часть потока расходуется на служебную информацию, связанную с протоколами обмена. Практической иллюстрацией ограничений по потоку может служить пример, когда пользователи десятимегабитной локальной сети одновременно запрашивают с сервера видеоинформацию. Нормально смотреть кино в этом случае смогут только несколько (единицы) из них. Но самые серьезные проблемы по цифровому потоку возникают в глобальных сетях. Основная проблема имеет даже собственное имя – «проблема последней мили». Дело в том, что линии связи, используемые компьютерными сетями, достаточно разнородны – имеются как участки с высокой пропускной способностью, так и с низкой. В конечном счете пользователя интересует цифровой поток, поступающий на его собственный компьютер. Большинство пользователей подключают домашний компьютер к сети через телефонную сеть. Это и есть «последняя миля», пропускная способность которой у нас в стране оценивается в среднем, как 10-30 Кбит/с., в развитых западных странах 30-50 Кбит/с. В последнее время разработаны и внедряются технологии с общим названием хDSL (ADSL, SDSL, SHDSL). Наиболее проработана сегодня технология ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line), позволяющая увеличить поток на «последней миле» до нескольких Мбит/сек., однако пока это достаточно дорогое удовольствие и для пользователя, и для телефонной компании, которой требуется модернизировать свои АТС. Корпоративные пользователи, как правило, подключены к сети оптоволоконным или радиоканалом. Однако это не гарантирует им «реку информации», многое определяется мощностью промежуточных серверов и узкополосными участками сети на транспортном
пути
выполнения
конкретного
запроса.
Кроме
того,
ресурсы
корпоративного канала делятся на всех сотрудников организации, работающих в данный
25
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
момент в Internet. На практике конечный пользователь в учреждении/организации может рассчитывать на цифровой поток порядка сотен Кбит/с. Анализ информационных объемов компонентов контента нужен прежде всего для оценки возможных способов реализации и использования образовательных продуктов. Рассмотрим, к примеру, мультимедиа продукт на CD-ROM. Его объем – порядка 700 Мбайт, требуемый во время эксплуатации поток – от 3 Мбит/с. и выше. Такой поток легко обеспечивается CD-приводом локального компьютера, но совершенно нереален сегодня для конечного пользователя глобальной компьютерной сети. Однако, если нельзя эксплуатировать мультимедиа CD-ROM в сети on line, может быть перекачать его целиком на компьютер пользователя off line? Простые расчеты показывают, что конечному пользователю, занявшему канал с пропускной способностью 2 Мбит/с., для этого потребуется 1 час, при 64 Кбит/с – 1 сутки, а с телефонной линией на «последней миле» – около 3 суток. Это уже утопия – практически невозможно избежать разрывов соединения с телефонной станцией в течение такого времени. Вторая сторона проблемы высокопоточных продуктов в сети – экономическая. Предположим, что в результате напряженной оргработы с сослуживцами и провайдером удалось абонировать на некоторое время широкополосный канал. Провайдер выстроил магистраль без «узких мест», а коллеги пообещали не мешать. Тогда экспериментальная перекачка огромного, по меркам современной глобальной сети, цифрового массива технически возможна. Однако, сколько стоит этот эксперимент? Суммарная (платит пользователь, платит владелец сервера) стоимость трафика составит примерно 40 долларов (от 30 до 50$ у разных Internet - провайдеров). В то время как штамповка компакт-диска вместе с отправкой его по почте обойдется всего в 1$. Выводы каждый сделает по обстоятельствам. На одной чаше весов – быстрое получение продукта пользователем и возможность оперативного обновления устаревших элементов контента издателем. На другой – удорожание в 40 раз и надежда на снижение стоимости услуг провайдеров в перспективе. Скорее всего, наиболее популярным будет прагматичный подход. Пусть вы задумали разработку образовательного продукта, представляете его сценарий и компонентный
состав,
необходимый
для
достижения
целей
обучения.
Оценка
информационных параметров продукта – исходного объема и требуемого для нормальной эксплуатации потока цифровой информации определит тип исполнения: на CD для локального компьютера, на «винчестере» сервера локальной сети, или в качестве ресурса глобальной компьютерной сети. Желание соединить достоинства CD и сети может быть реализовано в комбинированном исполнении, когда «тяжелые» мультимедиа компоненты
26
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
представлены на диске, а информационная поддержка, развитие продукта издателем и оперативная связь с учреждением образования осуществляются по сети. Оглавление
1.5. Уровень интерактивности Реализация возможностей новых педагогических инструментов – интерактива, мультимедиа, моделинга, коммуникативности, производительности – является одной из главных задач при разработке образовательных ЭИР. При этом интерактив служит стержневым инструментом, необходимым условием реализации возможностей четырех других. Понятно, что мультимедиа без интерактива превращается в обычное ТСО (учебный фильм, аудиолекцию, коллекцию картинок и пр.). Моделинг, коммуникативность и производительность пользователя вообще немыслимы без интерактива. Так что минимальным условием реализации возможностей новых педагогических инструментов является их парное использование, причем одним из элементов любой пары является интерактив. Понятно, что наилучшие потребительские качества образовательных ЭИР достигаются при объединении возможностей наибольшего количества педагогических инструментов. В стремлении к совершенству, как обычно, очередная ступень преодолевается намного сложнее предыдущей, но этот шаг открывает совершенно новые перспективы. Например, совместное использование мультимедиа и моделинга не просто складывает, но умножает педагогические возможности электронного образовательного продукта.
Подключение
к
триаде
«интерактив
–
мультимедиа
–
моделинг»
коммуникативности резко расширяет спектр методик обучения, дает новые варианты организации учебного процесса. Активное взаимодействие пользователя с учебным продуктом является главным преимуществом компьютерных технологий обучения. Представляется, что уровень интерактивности, другими словами – уровень активности пользователя при работе с электронным образовательным изданием/ресурсом может служить одним из важнейших показателей развитости, качества ЭИР с методической точки зрения. Таким образом, рассматривать эффективность использования новых педагогических инструментов имеет смысл, исходя из уровня интерактивности, как базового инструмента компьютерных технологий обучения.
27
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
Нас интересует два аспекта интерактивного режима работы: как интерактив реализуется пользователем технологически и что дает ему ЭИР функционально. Начнем с технологических приемов. Не касаясь виртуальных тренажеров, стереошлемов и перчаток с датчиками, заметим, что рядовой пользователь пока пользуется только «мышью», клавиатурой и (реже) микрофоном. Этих средств достаточно для выражения реакции обучаемого в ответ на аудиовизуальный ряд, предъявляемый компьютером. Основным способом организации интерактива сегодня является использование экранного меню. В мультимедиа среде термин «меню» понимается шире традиционного текстового перечня: пользователь указывает/выбирает объекты на экране. В «интуитивно ясном» интерфейсе такой выбор означает, как обычно, требование расширенной информации по данному объекту путем перехода в другую, посвященную ему сцену. Однако возможны и другие толкования, закладываемые при программировании продукта. В простейшем случае объектом может служить и строка символов, тогда мы приходим к «классическому» меню или к известному «гипертексту». Другим распространенным способом является ввод пользователем символьной строки с клавиатуры. Так задаются числовые параметры, ключевые слова для поиска или команда на определенные действия ПК. Вариантом такого способа является голосовое (через микрофон) управление. Сюда же можно отнести и распространенное в лингвистических продуктах распознавание речи с целью оценки произношения. Главным отличием от первого способа является отсутствие в данный момент объекта в мультисреде – на экране или в звуке, объект создается пользователем. Третий, дающий наибольшие возможности способ – перемещение объектов на экране. Собственно, это расширение классического способа совмещения курсора «мыши» с некоторым визуальным объектом. Просто в данном случае курсор ведет за собой другой объект. В результате сильно расширяется диапазон толкований действий пользователя – ясно, что попарное совмещение объектов дает значительно больше смысловых вариантов. Таким образом можно составлять из элементов электрические схемы, смешивать химические вещества, заполнять географические карты, т.е. в общем случае – сопоставлять свойства объектов. Выраженным вариантом такого способа является ведение одного курсора в определенной зоне экрана с удержанием левой клавиши «мыши». Как правило, так дается команда на вращение ближайшего объекта или изменение азимута зрения в панорамных сценах – «вращается» пользователь. Еще одну степень свободы дает нам правая клавиша «мыши». Чаще всего она используется для получения комментариев по объекту, указываемому в данный момент курсором. Это особенно удобно в обучающих программах для получения «подсказки 28
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
учителя», когда не требуется переход в другую сцену, обычно вызываемый нажатием левой клавиши. Как видим, вариантов организации взаимодействия достаточно, чтобы передать самые разные реакции обучаемого – от информационных до вазомоторных. Причем мы рассматривали лишь общепринятые («по умолчанию») варианты использования внешних устройств ПК, имеющихся в «классическом» комплекте. Следование упомянутым правилам их использования ведет к «интуитивно ясному» интерфейсу, однако никто не запрещает творить новые толкования, подключать другие внешние устройства, число решений бесконечно, это настоящее искусство. Как и в любом искусстве, весь вопрос только в том, нравится или нет (комфортно или нет) пользователю. Рассмотреть функциональные возможности интерактива «ЭИР – пользователь» можно, опираясь на международные определения уровней интерактивности [36]: • Простой (пассивный) уровень характеризуется минимумом действий пользователя и, соответственно, небольшими функциональными возможностями интерактива. К простому уровню взаимодействия относится, например, управление презентацией – запуск, остановка, возвращение к предыдущему фрагменту. Пассивным
можно
также
считать
просмотр
достаточно
простого,
преимущественно текстового учебного контента в режиме изучения (получения информации). При этом используется простейшие средства навигации: листание, прокрутка текста, переход по гиперссылке и т.д. • Ограниченный уровень взаимодействия с учебным продуктом формулируется как процесс, в котором учащийся реагирует на отдельные учебные запросы. Видимо, типичным примером является тестирование, осуществляемое как выбор одного или нескольких элементов из предъявленного набора. Традиционным аналогом являются наши манипуляции с меню в ресторане. • Полный
уровень
интерактивности
международные
эксперты
характеризуют разнообразием реакций учащегося на многочисленные учебные запросы и расширением спектра способов взаимодействия. В таком режиме предполагаются манипуляции с объектами на экране, использование распознавания речи,
применение
имитационного
моделирования,
сложная
навигация,
адаптируемая компьютером к уровню текущих знаний пользователя. Продолжая тему кулинарных аналогий, можно сказать, что речь идет об участии в приготовлении блюда, составленного из типовых для данного пункта питания элементов, но в комбинации, не объявленной в меню. Посетитель попросту двинулся на кухню и использовал имеющиеся ресурсы (исходные продукты, знания и опыт персонала) в своей трактовке. 29
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
•
Уровень реального масштаба времени характеризуется
вовлечением учащегося во взаимодействие со средой, моделирующей реальные объекты и процессы. Пользователь управляет элементами среды, отвечает на сложные учебные запросы. Очевидно, что речь идет о полноценном использовании интерактива, мультимедиа и моделинга, формирующим
учебную
среду,
приближенную
к
виртуальной
реальности. Трудно сказать, почему название этого уровня связано со временем. Возможно, авторы, как и мы, ассоциировали его с шедевром кулинарного искусства, на который именно времени вечно не хватает: это оригинальный, не детерминированный элементной базой и типовым алгоритмом приготовления продукт-мечта, бесконечно вариативный, как и мир, в котором мы живем. Теперь попробуем взглянуть на вопрос об уровне интерактивности с другой точки зрения. Желательно, хотя бы в первом приближении, обосновать оценку качества ЭИР. Ведь мы достаточно часто используем такие оценки в реальной жизни: «плохой», «неважный», «хороший», «отличный» учебный продукт. На самом деле, всего одним словом
определяются
степень
реализации
потенциала
новых
педагогических
инструментов, уровень их интеграции, оцениваются комфорт пользовательского интерфейса, актуальность продукта и многое другое, иногда уже не имеющее отношения к образованию. Попытаемся образовательного
обосновать продукта,
собственное
сопоставляя
впечатление
приемы
работы
от
электронного
пользователя
с
функциональными возможностями ЭИР. Прежде всего, отметим, что уровень интерактивности – понятие в значительной мере качественное. Оно отражает степень активности пользователя, однозначно определяемую функциональными возможностями учебного продукта. Одно дело, когда можно листать страницы или переходить в другую зону текста по ключевому слову (гиперссылке), совершенно другое – когда вы находитесь в окружении аудиовизуальных объектов, каждый из которых реагирует на воздействие. Любой электронный продукт характеризуется, в самом общем представлении, содержанием и навигацией. Содержание, или контент, составляет смысл продукта, формализованный в основных информационных блоках. Причем, информационный блок понимается шире, чем набор данных для запоминания. Речь идет не только о передаче информации в режиме вещания, но о развитии навыков и умений (в том числе исследовательских), формировании прагматичной системы знаний, т.е. об активнодеятельностной форме обучения, в которой получение информации, практические занятия 30
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
и аттестация органично переплетены. Вторая характеристика – навигация определяет способы перехода от одного блока к другому, движение по контенту. Например, по аналогии, можно сказать, что навигация в книге происходит посредством оглавления. На основе этих характеристик можно установить граничные уровни интерактивности ЭИР: •
минимальный уровень – когда основную смысловую
нагрузку несут текстовые компоненты контента и навигация происходит по текстовым же элементам. • нагрузку
максимальный уровень – когда основную смысловую несут
аудиовизуальные
компоненты
и
навигация
осуществляется по визуальным объектам. В первом случае интерактив заключается исключительно в путешествии по тексту, в переходе от одного блока описаний предметной области к другому. Исходной моделью таких продуктов послужила, конечно, книга. Второй случай приближен к виртуальной реальности. Отражается натуральный вид объектов и течение процессов. Моделируются реакции объектов на воздействия и изменения процессов при вмешательстве пользователя. Соответственно, интерактив в этом случае осуществляется путем взаимодействия с представленными объектами/ процессами и исследования ответных реакций. По существу, именно таким способом мы познаем реальный окружающий мир. Определив
асимтоты,
попробуем
детализировать
каждый
уровень
интерактивности: • Самое простое представление интерактива – «запрос-реакция», где «запрос» - некоторый сигнал от пользователя, «реакция» – ответ компьютера. По существу, это реализация классического принципа меню. В качестве ответа на запрос представляется соответствующий элемент контента – фрагмент текста, фотография, видеосюжет и т.д. Этот, самый простой,
вариант
интерактива
достаточно
часто
используется
в
образовательных электронных продуктах. В основе лежит всем понятная и привычная модель книги. Отличие, в основном, в том, что «электронная книга» хорошо иллюстрирована. Но аудиовизуальные элементы контента представляют собой именно иллюстрации – неитерактивные, неизменяемые объекты, не обладающие свойствами отклика на действия пользователя. То, что иллюстрация может быть динамической (видео, анимация), сути дела не меняет. Основную смысловую нагрузку несет текст, иллюстрации, как и в книге, его поясняют.
31
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
Навигация по тексту в данном случае линейная, аналогичная «путешествию» по разделам книги с использованием оглавления. Отличие может заключаться только в том, что в самом тексте могут быть выделены определенные слова, отсылающие пользователя в другой раздел текста. Такой способ навигации можно рассматривать, как дополнение к традиционному оглавлению, внедренное в основной текст. Сам текст – это линейная последовательность страниц, текстовый массив легко представить расположенным в одной плоскости. Навигацию с применением выделенных слов или словарных фрагментов смыслового текста уже нужно относить к простейшей реализации гипертекста. Тем не менее, наиболее адекватная ассоциация от такого учебного продукта – «книжка с картинками». Отличие электронного варианта от традиционного заключается в большем количестве иллюстраций (в том числе – динамических) и автоматизации поискового аппарата, повышающей удобство работы с текстом. Вопрос о том, следует ли относить такие электронные аналоги книги к интерактивным учебным продуктам, спорен. Сформулированному выше определению интерактива они отвечают только частично. • Следующий уровень интерактивности основан на составлении из простейших элементов типа «запрос-реакция» цепочек и, затем, более сложных структур типа «деревьев», в том числе – многомерных. Таким способом реализуется нелинейная навигация в контенте – траектория передвижения пользователя от фрагмента к фрагменту может быть сколько угодно сложной. В каждой точке ветвления определяется ряд условий, из которых пользователь выбирает нужное и, в результате, получает фрагмент контента, отвечающий выбранным условиям и параметрам. Массив текста уже трудно представить двумерным, многие фрагменты не вписываются в единую линейку, обращения к ним не детерминированы. Кроме специальных элементов управления навигацией, в данном случае используются все возможности гипертекста – от расшифровки понятий до перехода по ключевым словам и словосочетаниям в тексты, имеющие косвенное отношение к рассматриваемому предмету. При этом в каждом новом фрагменте могут содержаться новые ключевые слова, так что траектория передвижения в многомерном текстовом пространстве весьма сложная. Отметим, что существенно нелинейная траектория часто является недостатком гипертекстовых продуктов, поскольку после определенного числа «шагов» пользователь теряет ориентацию в информационном массиве. • Третий уровень интерактивности определяется тем, что анализировать условия перехода от одного фрагмента контента к другому может не только пользователь, но и компьютер. Собственно, в этом и 32
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
заключается смысл понятия «интеллектуальное» техническое средство. В данном случае машина накладывает собственные «соображения» на траекторию движения по контенту. Самый простой пример – выдача подсказок пользователю. Это могут быть простые подсказки по навигации, или более сложные, скажем, по выбору пути решения конкретной задачи. Более ответственные решения компьютер принимает, например, по результатам входного тестирования учащегося. Определяется начальный уровень знаний, и соответственно выбираются информационные материалы, уровень сложности предлагаемых для решения задач и т.д. Такой уровень интерактива уже достаточно полно отвечает данному выше определению: каждое «высказывание» субъекта интерактивного процесса производится с учетом как предыдущих собственных, так и «высказываний» другой стороны. Прежде чем перейти к рассмотрению более мощных форм интерактива, стоит вернуться к структуризации контента. Все рассмотренные выше способы организации интерактива
базировались
на
использовании
символьных
элементов
контента.
Применялись либо специально выделенные объекты навигации (на экране обычно – «кнопки» с надписями), либо строки символов из основного (смыслового) текстового массива. Прототипом опять же служили традиционные книжные решения: оглавление, указатели, сноски, примечания и т.д. Некоторые принципиально новые возможности дает только третий вариант, эксплуатирующий интеллектуальные возможности компьютера. Однако основную смысловую нагрузку во всех рассматриваемых случаях попрежнему несет текст, и, в итоге, применяется традиционный способ изучения символьных описаний предмета, но не исследование его модели в виртуальной реальности. Очевидно, что для перехода на новый уровень необходимо взаимодействие с аудиовизуальными элементами контента, реализация потенциала мультимедиа и моделинга. • Простейшие попытки организовать интерактив с помощью аудиовизуальных элементов заключаются в создании так называемых «активных» графических зон на экране компьютера, замене текста на звукоряд (речь), в том числе – иллюстрированный динамическим визуальным
рядом
(видеофильм).
Пожалуй,
такое
расширение
возможностей образовательного продукта можно отнести к следующему уровню интерактивности с повышением степени интеграции новых педагогических инструментов. Действительно, как указывалось выше, информация, поступающая одновременно двумя каналами – визуальным и звуковым, усваивается значительно лучше. Следует 33
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
только
заметить,
что
оба
канала
должны
быть
информативно
насыщенными,
дополняющими друг друга. Пример, именуемый профессионалами ТВ «говорящей головой», показывает бессмысленность демонстрации лица лектора. Иными словами, визуальный канал в данном случае оказывается практически пустым. Активные графические зоны – это, по существу, первый шаг к раскрытию образовательного потенциала мультимедиа и моделинга. Обращение к образам на экране ПК
представляет
собой
простейшую
имитацию
наших
действий
в
реальной
действительности, направленных на познание сущности предметов и явлений. Крайне существенными являются последствия выбора определенного объекта на экране. Пока чаще всего пользователю выдается некоторая детерминированная информация по выбранному объекту. Причем, может быть предложен достаточно богатый по палитре контент, включающий аудиовизуальные элементы следующего смыслового уровня. • Но наиболее интересным является недетерминированный, вариативный подход к получению знаний, позволяющий пользователю заняться
собственной
визуальные
объекты
активизированы:
исследовательской и
объекты
представляемые можно
деятельностью. процессы
перемещать,
Для
этого
должны
быть
декомпозировать
или
совмещать, составляя новые комбинации, в процессы можно вмешиваться, наблюдая ответные реакции. Понятно, что концептуальные требования к таким образовательным продуктам на порядок сложнее. С точки зрения создателей ЭИР – это максимальное использование мультимедиа и моделинга, определяющих уровень адекватности представления объектов, процессов и явлений реального окружающего мира. С точки зрения пользователя – это достаточно адекватная модель реальности, глубина изучения которой во многом зависит от собственной активности. Предоставить учащемуся возможности исследовательской деятельности отнюдь не просто – по технологиям, трудоемкости, уровню творчества задача нетривиальная. Однако, именно ее решение наиболее востребовано, поскольку кардинально повышает эффективность ЭИР и качество образования на их основе. Действительно,
доминантой
развития
компьютерных
технологий
обучения
является резкое расширение сектора самостоятельной учебной работы. В свою очередь, эффективность самостоятельной работы во многом определяется уровнем активности обучаемого.
Понятно,
что
в
учебной
работе
активность
пользователя
нужно
стимулировать, чтобы не впасть в другую крайность: «Вот тебе виртуальный мир – изучай!» В такой постановке вопроса кроется опасность потери дидактики, как таковой. В 34
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
то же время, сегодня никто не станет оспаривать колоссальную популярность компьютерных игр, обладающих мощным интерактивом на базе полноценного использования
мультимедиа
и
моделинга.
Видимо,
традиционные
инструменты
стимуляции учебной деятельности («плетка», ведущий, собственный интерес) в ближайшее
время
будут
компилироваться
применительно
к
электронным
образовательным продуктам. Подытожить сказанное можно тривиальным, на первый взгляд, выводом: учиться должно быть интересно. «Интересно» – это резюме активно-деятельностной формы существования. В таком ракурсе целевой задачей образования является стимуляция активности учащихся, которую раньше мог обеспечить только талантливый педагог, а теперь еще и электронный учебный продукт с высоким уровнем интерактивности, созданный талантливыми авторами. Оглавление
1.6. ЭИР и педагогические технологии Важнейшей
проблемой
информатизации
образования
является
отношение
педагогического корпуса к компьютерным технологиям обучения (КТО). Спектр мнений здесь достаточно широк: от полного неприятия до восторженной поддержки. Одни приписывают КТО фантастические возможности и высказывают опасения, что компьютер вытеснит преподавателя из школы и вуза, другие считают компьютер лишней обузой. В этих условиях необходимо отчетливо представлять возможности и роль компьютера в образовательном процессе, потенциал компьютерных технологий обучения и влияние КТО на состав и содержание преподавательской работы. Начиная рассматривать эти вопросы, стоит напомнить, что компьютер – это не «Хлучи»: вечером надел шлем, а утром стал специалистом. Известный фильм «Матрица» пока всего лишь фантастика, в большей мере философская притча, нежели образец педагогических технологий будущего. Сегодня и в обозримом будущем структура образовательного процесса не меняется, она такая же, как и тысячи лет назад. Упрощенно можно представить процесс обучения из трех компонентов. Получение (передача/прием) информации. Платон, как известно, делал это, в основном, в устной форме, беседуя с учениками в саду. Современные педагоги читают лекции, проводят уроки, вещая в аудиториях. С появлением в XV в. книгопечатания малодоступные рукописи уступили место многотиражным
полиграфическим
изданиям,
что
в
значительной
мере
индивидуализировало получение информации, определило роль самостоятельной (без 35
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
преподавателя) работы, как неотъемлемую часть учебного процесса. Технологии ХХ в. дали
технические
аудиовизуальными
средства
обучения,
иллюстрациями.
Кроме
дополнившие того,
ТСО
аудиторную существенно
лекцию расширили
возможности самостоятельного, «домашнего» обучения. Практические занятия. Уже не одну тысячу лет служат для усвоения информации, трансформируя ее в умения, навыки, прагматические знания. Решая в классе математическую задачу, проводя физический эксперимент, коллективно обсуждая литературное произведение или философскую проблему, мы понимаем, как применять информацию для получения определенного результата. С появлением книг и учебных лабораторий в практических занятиях, как и в получении информации, быстро развивались формы индивидуальной самостоятельной работы. Тем не менее, по-прежнему очевидны ценности коллективного аудиторного практикума, это преимущества «мозгового штурма». Действительно, коллективная образовательная среда под управлением специалиста-предметника дает учащемуся возможность перенять чужой опыт, осветить неочевидные вопросы, быстро устранить собственные ошибки. Аттестация. Этот компонент до настоящего времени претерпел минимальные изменения. С древнейших времен это проверка знаний в различных формах – от текущего опроса до комплексного экзамена, включающего решение конкретных задач в предметной области.
36
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
Традиционная модель обучения Получение информации
От преподавателя
Вещание
Практические занятия
Самостоятельно
ТСО
С преподавателем
Коллективные решения
Книга
Аттестация
Самостоятельно
Лаборатория
С преподавателем
Книга
Модель обучения с использованием компьютера
Получение информации
От преподавателя
Вещание
38
Практические занятия
Самостоятельно
ТСО
Книга
С преподавателем
Коллективные решения
Аттестация
Самостоятельно
Лаборатория
Книга
С преподавателем
Самостоятельно
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
Итак, первоначально во всех трех компонентах образования превалировала «аудиторная» учебная работа с преподавателем. Появление книги стимулировало развитие самостоятельной учебной работы. Новые технические средства (ТСО, лаборатория) одновременно использовались как в аудиторной, так и в самостоятельной работе. Постоянное расширение возможностей получения информации, развитие новых практикумов отнюдь не ослабило роль педагога, но лишь несколько изменило технологию и акценты в его работе. Например, «домашнее задание» составляет неотъемлемую часть современного учебного процесса. Но включили педагоги этот элемент в технологию своей работы «всего лишь» несколько столетий назад. Появление компьютера не просто продолжило тенденцию – грань между аудиторной и самостоятельной работой размывается, рождается новая форма – самоаттестация, все компоненты обучения объединяются обратными связями. Действительно, работа с персональным компьютером (ПК) по определению самостоятельная.
Однако,
нетрудно
представить
занятия
в
компьютеризованной
аудитории под управлением и с содержательным участием преподавателя. В то же время, компьютер – интеллектуальное устройство, он способен выполнять функции, ранее присущие только преподавателю: анализировать действия учащегося, подсказывать, отвечать на вопросы, оценивать усвоение материала. Получается, что и в аудитории, и дома учебный процесс квантуется на малые отрезки, которые с той или иной степенью условности можно относить либо к самостоятельному получению знаний, либо к моменту общения с преподавателем. В перспективе просматриваются методы проектной деятельности учащихся, которые интегрируют самостоятельную работу и работу с преподавателем. Качественное отличие компьютера – интеллектуальность – позволило организовать самоаттестацию. Важно, что этот новый в образовательном процессе элемент может быть подключен на любом этапе, для оценки любой новой порции знаний (сравните: экзамен в вузе – раз в полгода, опрос на уроке в школе – как «повезет»). Причем сегодня это не просто текстовые тесты, хорошо известные еще со времен ЕС ЭВМ. Современные компьютерные технологии позволяют проводить аттестацию на предметной базе, визуализируя необходимые объекты и процессы, контролировать не только теоретические знания, но навыки и умения, в том числе – междисциплинарные. Наконец, крайне важно, что на любом этапе обучаемый может легко вернуться к предыдущему компоненту (например, проблемы с практикой или аттестацией – обращение к исходной информации). Известно, что компьютер обеспечивает все известные на сегодня способы представления информации, унифицировав их в цифровом 50
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
виде. Точно так же он способен объединить на одном носителе поддержку всех компонентов процесса обучения. Изложенные соображения, в основном, связаны с традиционной, наиболее распространенной сегодня педагогикой, базирующейся на по-предметном разделении картины мира. Известно, что реальные задачи приходится решать, привлекая знания (в том числе и новые) из разных предметных областей. Практическая ценность образования тем выше, чем больше у учащегося умений устанавливать межпредметные связи и в нынешних условиях информационного взрыва – самостоятельно получать новые знания, умения, навыки. Здесь компьютер может стать одним из ключевых инструментов. Действительно, ровно так же, как ПК объединяет компоненты обучения в данной предметной области, он способен представить комплексную задачу, решение которой потребует обобщенного знания, набора навыков и умений, обеспечивающих достижение практической цели в реальных условиях. Примером могут служить комплексные тренажеры авиадиспетчеров или операторов АЭС, симуляторы условий полета или движения наземных транспортных средств. Здесь обучение происходит с привлечением информации, практических навыков, элементов аттестации из различных предметных областей, интегрированных в виртуальной среде, отображающей фрагмент реального мира. С точки зрения преподавателя компьютерные технологии не только снимают рутинные проблемы, но позволяют перейти от вещания к творческой дискуссии с учениками, совместным исследованиям, новым формам обучения, в целом – к более творческой работе. С
точки
зрения
обучаемого
компьютерные
технологии
значительно
индивидуализируют учебный процесс, увеличивают скорость и качество усвоения учебного материала, существенно усиливают практическую ценность, в целом – повышают качество образования. Замечательные перспективы, разумеется, могут быть реализованы в процессе постепенного продвижения. Причем, не только в направлении создания все более совершенных образовательных
электронных продуктов. Очевидно, что широкое
распространение ЭИР, внедрение компьютерных технологий обучения потребует изменений в технологии работы преподавателя. Представим себе несколько примеров. Оттолкнемся от традиционного построения урока в школе: опрос – коллективное решение задачи – объяснение нового материала (по существу: аттестация – практикум – информация). Главная проблема промежуточной аттестации в классе – выборочность. О фронтальном опросе приходится только мечтать (нет времени), об индивидуальных 51
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
рекомендациях каждому ученику – тоже. А теперь представим себе класс, в котором каждый ученик начинает урок с проверки усвоения пройденного за компьютером. Результаты проверки (необязательно только итоги тестирования информационной памяти, возможная и оценка решения разнообразных задач) по локальной сети стекаются на компьютер учителя. Есть возможность определить не только степень усвоения текущей темы, но и проанализировать динамику изучения дисциплины в целом. Прямо в классе или
после
уроков
можно
скорректировать
методику
преподавания
либо
дать
индивидуальные рекомендации и задания отдельным ученикам. Построение следующего фрагмента аудиторного занятия существенно зависит от предмета. Возьмем, к примеру, математику. Вместо демонстрации решения новой задачи «у доски» можно предложить самостоятельное решение одной для всех или нескольких однотипных задач. Компьютер имеет возможность мониторить действия ученика, выдавая подсказки по этапам действий, формулировки теорем и т.п. Если возникают непреодолимые препятствия (кто-то оказался слабоват: либо ученик, либо авторы электронного продукта), в процесс вмешивается учитель. Преимущества такой технологии очевидны – работают все без исключения – от отличника до «камчадала». Разумеется, предложенный вариант не является единственным, и уж, тем более, это не штамп, пригодный для всех дисциплин. Например, на уроке иностранного языка весьма эффективной является коллективная работа. Самый простой диалог «учитель – ученик» полезен и для всех присутствующих в классе. Более сложной, но и более интересной учебной формой является коллективное общение на заданную тему с распределением ролей. Как указывалось выше, коллективная работа, особенно – аналитическая («мозговой штурм») самоценна независимо от уровня информатизации. Но, если это так, то крайне разумным было бы развитие форм коллективного творчества, в том числе – с выходом за границы аудитории. Компьютерные технологии обучения позволяют продвигаться и в этом направлении. Представим себе домашнее задание с компьютерной поддержкой: группа учащихся выходит в глобальную сеть, где для них приготовлена ситуационная обучающая игра, адекватно представляющая, скажем, сцену в аэропорте. Каждый ученик выбирает себе роль, группа общается под управлением анимированного персонажа (служащий аэропорта), совершенствуя навыки иностранного языка. Подобные формы совместной работы удаленных пользователей уже реализуются под общим названием «collaborative work». Однако, вернемся в класс и рассмотрим эволюцию третьего типового фрагмента урока – объяснения нового материала. Изо дня в день учитель делает это, повторяясь или с вариациями, в нескольких классах одного года обучения. Теперь представим себе иной 52
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
вариант: «Дети, я не стану вам рассказывать про Южную Америку. Одели наушники и поработали с компьютером». Учитывая, что информационная плотность мультимедиа продукта много выше описания в устном изложении, времени для передачи необходимой информации в аудиовизуальном интерактивном формате потребуется значительно меньше. Тогда сэкономленные минуты можно (и нужно) посвятить обсуждению, ответам на вопросы. По существу, от вещания педагог переходит к дискуссии с подготовленными (пока только в данном сегменте предметной области) специалистами. Выгоды очевидны для обеих сторон, преимущества творческой работы в активно-деятельностной форме неоспоримы. Понятно, что приведенные примеры не охватывают весь спектр возможностей компьютерных технологий обучения. Нужно прямо сказать, что далеко не все составляющие этого спектра проработаны или хотя бы обозначены. Мы попытались только ориентировать вектор изменения педагогических технологий. На наш взгляд, верная ориентация имеет крайне важное значение: бездумное перенесение традиционных приемов на компьютер не только не даст эффекта, но может навредить образованию. Ярким примером может служить профанация реферативной работы с использованием печально известного (и исключительно хорошо посещаемого) сайта referat.ru. Когда слышишь, что в результате информатизации школьники и студенты будут готовить «мультимедиа рефераты» комментарии излишни. Совсем другое дело, что изменение педагогических технологий невозможно «одним махом». Революции здесь исключены, только постепенно, эволюционным путем мы сможем убедить педагога в безусловной полезности информатизации. Причем, согласия с представлениями продвинутых энтузиастов недостаточно, задача заключается в том, чтобы педагогический корпус стал не просто сторонником, но создателем новых педагогических
технологий,
учебных
материалов
нового
поколения,
новой
инфраструктуры образования. Понятно, что преподавателю не просто перестроиться, привыкнуть к мысли, что аудиторные занятия – не обязательно традиционная лекция, или что домашнее задание – это коллективный труд. Необычным кажется, что главная ценность во время сессии – конспект лекций – может стать легкодоступным в компьютерной сети, а зачеты можно сдать, не выходя из дома. Сегодня школьный учитель, после эмоционального обсуждения уровня зарплаты, чаще всего жалуется на нехватку наглядных пособий, а преподаватель вуза – на слабую лабораторную базу. В этой связи замечательные возможности электронных наглядных пособий и виртуальных лабораторий весьма актуальны. Видимо, разумное решение 53
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
назревших проблем средствами ЭИР будет естественным первым шагом на пути к новым педагогическим технологиям. Оглавление
1.7. ЭИР и книга Уже несколько столетий, произнося слова «учебные материалы», мы мысленно представляем себе полиграфические издания: книги, брошюры, периодику и т.д. В XX в. монополию книги в образовании попытались нарушить так называемые «технические средства обучения». Кинолента, а затем видеокассета, грампластинка и аудиокассета, комплект фотослайдов стали носителями нового представления объектов и процессов
окружающего
мира.
Следующий
шаг
в
этом
направлении
сделали
образовательные электронные издания и ресурсы, которые принесло нам развитие информатики и вычислительной техники на рубеже XX – XXI вв. Итак, сегодня мы знаем и используем три группы учебных материалов – печатные, аудиовизуальные (группа ТСО) и электронные издания и ресурсы, воспроизводимые на компьютере. Заметим, что книге около 500 лет, ТСО – чуть меньше 50, ЭИР – чуть больше 5 (в России). Попробуем сравнить их, проанализировав достоинства и недостатки. Книга более чем хорошо известна уже очень многим поколениям, привычна в образовании, работе, досуге. Главное ее преимущество в простоте использования. Не нужно никаких дополнительных средств, чтобы читать за столом, на лужайке или в вагоне метро. Главный недостаток – текстовый вид информации. Он слишком неуклюж для описания многих вещей, например, произведений искусства или последовательности действий. Кто из нас не пытался разобраться в печатных инструкциях, скажем, к стиральной машине? Нужен определенный навык, море упорства и много времени, чтобы одолеть этот текст. В то же время мы добиваемся желаемого всего за несколько минут, если нам кто-то покажет, как обращаться с этим премудрым аппаратом. Технические средства обучения дают аудиовизуальную информацию. Это значительный плюс. Но имеется и три существенных минуса. Во-первых, ТСО не интерактивны, максимум, что мы можем себе позволить – посмотреть (послушать) еще раз с начала или с середины. А, например, решая проблему механической стирки с инструктором, мы не раз его остановим, переспросим, зададим вопросы, не предусмотренные детерминированными изданиями (книга, видеокассета). Во-вторых, ТСО достаточно «громоздки» в использовании – аудиодиск «не прочтешь» без плеера, а уж телевизор носить в кармане и вовсе неудобно. Но если и это как-то принять, то выступает третий минус – устройства воспроизведения слишком разнородны. Хорошо 54
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
оборудованная ТСО аудитория должна включать гору разной техники (вспомните домашние аудио/видео комбайны и прикиньте время морального старения каждого типа звуковой или видеоаппаратуры). ЭИР тоже требуют аппаратной поддержки – компьютера. И это их значительный минус в сравнении с книгой. Зато во всех других аспектах – плюсы. В 80-х гг. прошлого века компьютер научили работать не только с символьной (буквы, цифры) информацией, но и с аудиовизуальной. По сути – видеоряд и звукоряд научились эффективно кодировать в цифровой форме. В результате любую информацию во всех известных на сегодня видах: текст и числовую таблицу, рисунок и фотографию, анимацию и видео, музыку и речь на физическом уровне удалось сохранить в едином – цифровом коде. Появился термин «мультимедиа» (multi – много, media – способы, средства), означавший возможность иметь на одном носителе содержательный продукт, включающий все возможные формы представления информации и способы ее усвоения. Соответственно, и воспроизводился этот продукт на одном, практически одинаковом для всех устройстве – компьютере. Фотоальбом, кинофильм, музыкальное произведение, устный рассказ, и, естественно, книга объединились в одном мультимедиа продукте в обрамлении «театральных декораций», с реализацией которых замечательно справляется компьютерная графика. Крайне важным является то, что объединение текстовых и аудиовизуальных материалов не тривиальное, механическое. Компьютер обеспечивает интерактивный режим работы, и в лучших реализациях образовательных ЭИР с представляемыми на экране объектами можно взаимодействовать, а в процессы – вмешиваться. Если углубиться в суть интерактива, то с подключением мультимедиа и моделинга мы придем к адекватной модели окружающего мира и нашего поведения в нем. Отсюда и появился термин «виртуальная реальность». Тем не менее, лозунг «книга – источник знаний» по-прежнему актуален. ТСО не удалось серьезно потеснить полиграфические издания в области учебных материалов. А вот с образовательными ЭИР ситуация, похоже, иная. Есть серьезные основания предполагать значительное расширение их доли и влияния на учебный процесс. Понимание соотношения полиграфических и электронных изданий в образовании эволюционировало на протяжении последних десятилетий. Простейшим представлением (70-е гг. XX в.), было дополнение книги ее электронной копией на дискете. Предполагалось, что в электронном варианте будут упрощены функции поиска и авторской компоновки нужных фрагментов текста. Однако, такой вариант электронной книги не завоевал популярности, решения только одной задачи – повышения производительности пользователя – оказалось недостаточно. Следующим шагом в понимании роли ЭИ (80-е гг. XX в.) стало представление о 55
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
дополнении
полиграфического
учебника
электронным
продуктом,
включающим
контрольные вопросы (тесты) и элементарные упражнения с использованием простых математических моделей. Это был шаг в сторону использования новых возможностей учебного процесса, предоставляемых компьютером. Однако тогда еще не имели широкого распространения мультимедиа технологии и компьютерные телекоммуникации. В итоге преимущества новых педагогических инструментов не были раскрыты в достаточной для массовой популярности мере. В конце прошлого века (90-е гг.) получили практическое развитие Internet и мультимедиа.
Множество
новых
педагогических
инструментов
компьютерных
технологий обучения стало функционально полным, обеспечивающим необходимое методическое разнообразие. Соответственно, начали бурно развиваться самые разные частные применения компьютера в учебных целях. В результате, к началу XXI в. сформировались методические предпосылки современного понимания соотношения книги и электронных изданий/ресурсов в образовательном процессе. Попытаемся его сформулировать. Прежде всего, полиграфические и электронные издания сосуществуют в симбиозе, дополняя друг друга. Преимущества книги, не требующей для использования никаких технических средств, усиливаются 500-летней традицией ее применения. Книга привычна и удобна всегда и везде. Когда мы произносим слово «информация», подспудно возникает образ печатного текста. Однако,
учебный
процесс
включает
отнюдь
не
только
прием/передачу
теоретической информации, но еще и практические занятия в самых различных формах – от решения математических задач до лабораторных экспериментов, и от литературного сочинения до многоплановой исследовательской работы. Необходимым компонентом учебного процесса является также аттестация, традиционно реализуемая педагогом в непосредственном контакте с учеником. В этих компонентах образования книга дает достаточно мало. Ее главный недостаток – плохая передача аудиовизуальных образов и динамических процессов. Следующий за книгой уровень динамики – кино (видео) также не дает достаточного образовательного результата. По существу, мы получаем улучшенное представление процесса (отражение вместо описания), но не можем исследовать, влиять на сам процесс. Говоря современным языком, кино и книга не интерактивны, не позволяют развивать активно-деятельностные формы обучения. Именно в этой зоне (практикум, аттестация) наиболее очевидны преимущества компьютера, точнее – преимущества электронных изданий и ресурсов. Эффективное применение ЭИР распространяется и на получение информации. Действительно, книга описывает окружающий мир в символьно-абстрактной форме. ЭИР 56
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
способно представить этот мир в виде виртуальной реальности, которую можно самостоятельно исследовать. Но тогда грань между двумя компонентами образования – получением информации и практическими занятиями стирается. Возможно, выделение компонента «получение информации» характерно только для процесса с использованием книги. Правда, есть еще информация от преподавателя. Однако, если предположить, что изложение
типовых
информационных
блоков
исключено,
нетрудно
представить
изменения функций педагога в направлении творческого, интерактивного взаимодействия с учеником. Тогда, с точки зрения ученика, беседа с преподавателем также будет представлять собой в большей мере практикум. Итак,
книга
сегодня
вполне
адекватна
для
представления
типовых
информационных блоков и описательной постановки задач практикума. Электронные издания/ресурсы в значительной мере обеспечивают проведение практических занятий и промежуточной аттестации (в том числе – самоаттестации) в активно-деятельностной, наиболее эффективной для образования форме. ЭИР также дополняют книгу в компоненте «информация», обеспечивая более эффективное представление объектов и процессов в аудиовизуальной форме или быстрый доступ к обновляемым текстовым продуктам. В целом, книга и электронное издание принципиально отличаются по существу представления окружающего мира. Если книга – это описание реальности в условных знаках – символах, то ЭИР дает возможность представить собственно реальность. Это становится возможным благодаря мощному интерактиву, мультимедиа и моделингу, привнесенным в образование компьютером. Степень условности в ЭИР может варьироваться от минимальной (виртуальная реальность, в ощущениях трудно отличимая от материального мира) до максимальной – с использованием тех же, что и в книге, символьных абстракций. В последнем случае, типичном для старшей возрастной группы пользователей, полезно
работают
коммуникативность
такие и
присущие
ЭИР
производительность.
педагогические Причем,
инструменты,
производительность
как всех
пользователей – и обучаемых, и авторов образовательных электронных изданий/ресурсов. Итак,
соотношение
книга/ЭИР
выглядит
в
разных
возрастных
группах
пользователей по-разному. В младшей группе (общее, начальное профессиональное образование) книгу и электронное издание объединяет только базис – учебный план. Представление информации, возможности реализации компонентов образования различаются, насколько могут вообще различаться описание предмета и собственно предмет. В старшей группе пользователей (высшее профессиональное, послевузовское образование) имеется существенное сходство – ЭИР значительной мере используют 57
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
текстовый (описательный) способ представления. Однако здесь их преимущества перед книгой неоспоримы в зоне оперативной, быстроменяющейся, редко используемой информации, имеющей сравнительно малую аудиторию в расчете на один продукт. Соответственно, деятельностная форма обучения на базе компьютера имеет различный характер в разных возрастных группах пользователей. В первом случае мощный интерактив обеспечивает активную работу внутри продукта, адекватно представляющего фрагмент реального мира. Во втором случае активность направлена на поиск и частичное использование множества достаточно простых, преимущественно текстовых продуктов, т.е. исследовательский характер имеет внешняя по отношению к совокупности образовательных продуктов деятельность обучаемого. Сравнивая роль и возможности ЭИР для различных категорий пользователей, стоит отметить, что границы возрастных групп не являются строго определенными, равно как в обеих группах вполне возможны и полезны отдельные образовательные продукты, обычно характерные для другой группы. Симбиоз
книга/ЭИР,
по
всей
вероятности,
также
подвержен
эволюции.
Сегодняшнее состояние характеризуется доминирующим положением книги как средства передачи информации. ЭИР очевидно эффективнее в практикуме и аттестации для младшей возрастной группы пользователей и в зоне оперативного доступа к информации –
в
старшей.
Неизбежно
постепенное
изменение
педагогических
технологий,
обусловленное все более широким использованием электронных изданий и ресурсов. В первой группе пользователей это, очевидно, повлечет сперва значительное укрепление позиций ЭИР в практических занятиях и аттестации, а затем и в представлении информации в более эффективных, аудиовизуальных интерактивных форматах. В группе старших пользователей развитие телекоммуникаций повлечет широкое распространение дистанционных форм получения информации и контроля учебного процесса. Кроме того, качественные изменения компьютерных сетей (широкополосный доступ) откроют нишу лабораторных и практических исследовательских проектов на предметной базе, пока малодоступных пользователям сети. В целом просматривается общая тенденция развития отношений в треугольнике «учитель – ученик – учебные материалы». По мере внедрения ЭИР обучаемый все больше и больше знаний будет получать самостоятельно. Его взаимоотношения с преподавателем будут постепенно переходить от формы «оракул – внемлющий» к дискуссии начинающего специалиста и мэтра предметной области. А если способности позволяют – и к совместной исследовательской деятельности. Образно можно представить, что треугольник «учитель - ученик - учебные материалы» за счет ЭИР будет деформироваться 58
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
в сторону возрастания роли материалов для самостоятельной работы с одновременным сближением позиций (вершин треугольника) учителя и ученика. Возрастание роли учебных материалов соответствует увеличению высоты треугольника. Однако, при любой его высоте текстовые издания сохранят свою значимость, даже если уже и не будут, в технологическом смысле, полиграфическими. Самый простой аргумент в пользу жизнеспособности текста – уникальная возможность представления абстракций.
Отдельный вопрос – технологическая конвергенция компьютера и книги. Речь идет о технических изменениях носителей текстовых продуктов. Уже существуют плоские гибкие жидкокристаллические экраны, вполне способные заменить бумагу. По существу, это некая страница, воспроизводящая нужный фрагмент любого учебника из комплекта, определенного программой обучения. С технократической позиции можно рассматривать такое устройство как результат эволюции компьютера. Действительно, те же основные функциональные блоки: процессор, память, система отображения информации. Стоит только напомнить, что современный
лифт
тоже
имеет
микропроцессорное
управление
с
памятью
и
информационным табло, но при этом никто не называет его компьютером. Аналогично, упомянутые гибкие экраны целесообразно рассматривать с точки зрения функционального назначения. В таком ракурсе гибкий экран – очередная ступень технологической эволюции книги.
59
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
Рассуждения об отнесении нового устройства к той или иной группе аналогов интересны нам не сами по себе. Основной предмет рассмотрения – образовательные ЭИР реально
полезны,
если
используют
новые
педагогические
инструменты.
Тогда
электронная копия книги находится вне зоны нашего интереса. Но, если упомянутый «экран» будет подключаться к Internet (например, для обновления информации), то работают два из пяти новых инструментов – интерактив (хоть и слабенький) и коммуникативность. А если еще помечтать о широкополосных глобальных сетях, то просматривается возможность перекачки высокопоточных образовательных продуктов, в которых мощный интерактив сочетается с мультимедиа и моделингом. Вот при этих условиях вопрос: «Что это такое?» (книга, компьютер или нечто третье) становится куда более сложным. Экстраполяция сегодняшнего понимания ситуации в среде учебных материалов имеет практические резоны – «воспоминания о будущем» позволяют дать более четкие очертания подмножеств этой среды, установить их отличительные признаки и границы функциональных
возможностей.
Действительно,
чем,
собственно
отличается
«жидкокристаллическая книга» от нынешних текстовых Internet – продуктов? В чем коренное отличие низко- и высокопоточных электронных продуктов? Ключом к пониманию, инструментом анализа этих и многих других вопросов могут послужить результирующие понятия данной главы: объект – процесс – абстракция, описание – отражение – адекватное представление, информация – практикум – аттестация, интерактив – мультимедиа – моделинг – коммуникативность – производительность. Оглавление
60
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
Глава 2. Концепция развития образовательных ЭИР 2.1. Цель и задачи концепции Поиск путей решения любой серьезной проблемы всегда дает основания для множества вопросов, приводит к формулировке огромного количества частных задач. Необходимость решения каждой задачи в той или иной степени обоснована и, теоретически, можно двигаться «широким фронтом», решая их «по мере поступления». Такая стратегия имеет два заметных минуса: необозримые затраты ресурсов и плохую связность результатов. Вычислительная математика дала нам методы оптимизации, позволяющие во многих, в том числе – многомерных случаях определить параметры, при которых целевая функция максимальна. Прелесть оптимизации состоит в том, что не нужно перебирать и оценивать все бесконечное множество частных значений, с минимальными затратами удается установить лучшие. Такая, несколько вольная, трактовка методов математической оптимизации дает наилучшую, на наш взгляд, аналогию понятию концепция. Концепция должна определять вектор
развития,
обеспечивающий
максимально
эффективный
результат
при
минимальных ресурсных затратах. В частности, концепция ЭИР имеет целью максимальную образовательную эффективность электронных изданий и ресурсов при минимизации затрат на их создание. Кроме
декларирования
осуществления
оптимизации.
цели, Для
необходимо
иметь
концепции
это
инструмент
–
алгоритм
аналитический,
инструмент
позволяющий проанализировать все многообразие образовательных электронных изданий и ресурсов с единых позиций. Необходимо найти систему координат, позволяющую свести
к
содержательному
минимуму
множество
параметров
и
характеристик
образовательных электронных изданий и ресурсов. Следующая задача – анализ ЭИР в этом пространстве. Ее решение позволит получить выводы достаточной степени общности и найти оптимальные направления развития образовательных электронных изданий и ресурсов. Оглавление
2.2. Анализ ЭИР в информационном образовательном пространстве Для
того,
чтобы
успешно
решить
задачу
максимальной
образовательной
эффективности электронных изданий и ресурсов, необходимо разобраться во всем их многообразии и вариативности. 61
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
Представляется
целесообразным
ввести
понятие
информационного
образовательного пространства – пространства, в котором необходимо позиционировать известные на сегодняшний день и перспективные образовательные издания и ресурсы. Предметом нашего исследования в информационном образовательном пространстве являются образовательные объекты, составляющие электронное издание/ресурс. В соответствии с разделом 1.6 предыдущей главы, наиболее общим подходом к классификации электронных образовательных продуктов является их подразделение по компонентам учебного процесса, которые они обеспечивают: получение информации, практические занятия, аттестация. Соответственно определяются три вида образовательных объектов: информация (И), практикум (П), аттестация (А). Образовательное электронное издание/ресурс может быть посвящено только одному образовательному компоненту, или включать все три вида образовательных объектов. Используя понятие образовательного пространства, можно сказать, что объекты И, П, А являются функциями переменных по осям пространства, определяющим его размерность. Архитектура, содержание, используемые методики, технологии создания и распространения образовательных объектов определяются множеством параметров. Такими параметрами могут служить уровни образования, назначение (сегмент) образовательного
продукта,
природа
основной
информации,
тип
исполнения
(распространения), рассмотренные в разделе 1.2. Можно попытаться характеризовать ЭИР системой параметров следующего уровня, вытекающей из перечисленных. Сейчас это не существенно, важно, что каждый параметр определяет новую размерность и, попросту перемножив количество градаций, мы получим многомерное пространство необозримой размерности. Очевидно, что для анализа и построения внятной концепции необходимо уменьшить размерность рассматриваемого пространства, произведя замену переменных. Объединяя переменные
по
сходным
признакам,
представим
трехмерное
пространство
образовательных ЭИР, координатами которого являются: возраст пользователя (ученика, учителя), поток цифровой информации, генерируемый при эксплуатации образовательного
продукта,
и
аудитория
обучения,
т.е.
потенциальное
число
пользователей, которым потребуется данный продукт в образовательных целях (рис. 2.1.).
62
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
Рис. 2.1. Пространство образовательных ЭИР •
Аудитория обучения
Важным критерием при создании образовательных ЭИР является аудитория, т.е. предполагаемое количество учащихся, которым потребуется данный образовательный продукт. Если рассматривать общее среднее образование, то аудитория каждого учебного издания исчисляется миллионами человек ежегодно. Общая аудитория за время жизни издания может быть еще на порядок выше. Для высшего профессионального образования ситуация совершенно иная. Здесь всегда можно найти спецдисциплину, изучаемую всего лишь десятками студентов. Другая сторона вопроса – оценка общего количества ЭИР, необходимых для обеспечения данного уровня образования. Понятно, что профессиональное образование включает на порядки большее количество дисциплин и спецкурсов, чем общее. Некоторый условный параметр, оценивающий и аудиторию, и количество необходимых изданий/ресурсов можно получить, поделив общее количество учащихся на данной ступени образования на число изучаемых дисциплин. Для общего образования этот 63
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации 5
параметр принимает значение порядка 10 . Для высшего профессионального образования, насчитывающего большое количество специальных дисциплин при существенно 2
меньшем, чем в школе, числе учащихся, оценка дает параметр, равный примерно 10 . Если же учесть систему повышения квалификации после ПТУ, техникума, вуза, освоение 1
новых профессий, то значение параметра приближается к 10 . Однако, в компонентах интегральных оценок имеется существенный нюанс. Все было бы хорошо, если бы учебная дисциплина не развивалась, знания о предмете «застыли» на определенной точке. Тем не менее, этого не происходит, правда скорости изменения информации у разных учебных дисциплин значительно различаются. Особенно высок темп обновления в области профессионального образования, где не только быстро совершенствуются познания предмета, но и появляются целые новые области знаний. Рисунок 2.2. дает представление о характере изменения аудитории обучения (в расчете на один учебный продукт) с увеличением возраста пользователей ЭИР.
Рис. 2.2. Зависимость аудитории учебного ЭИР от возраста пользователей
64
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
Отметим, что при переходе с одного уровня образования на другой кривая рис. 2.2 может претерпевать скачки. Однако имеется ряд факторов, сглаживающих поведение кривой в пограничных областях. Это, например, вариативность образования на всех уровнях и профилирование в старшей школе, значительно расширяющие спектр учебных изданий. Кроме того, с возрастом учащийся все чаще обращается к текстовым продуктам, лучший из которых – книга. Таким образом, придавать качественной зависимости аудитории ЭИР от возраста пользователей скачкообразный характер, на наш взгляд, нет необходимости. В
аудитории
продукта
и
скорости
обновления
информации
заключается
принципиальная для создателей ЭИР разница между общим и профессиональным образованием. Если речь идет о предмете с большой аудиторией и невысокой динамикой обновления, разумно создавать «фолианты», вкладывая силы большого коллектива различных специалистов, использующих в создаваемых образовательных продуктах все возможности компьютера. Когда же рассматривается предмет, знания о котором быстро обновляются, а аудитория – узкоспециализированная, следует использовать недорогие технологии, легко допускающие расширение и изменение контента. Понятно, что речь идет, прежде всего, о тексте с минимальным количеством иллюстраций. Иллюстраций в классическом смысле – преимущественно статических и неинтерактивных элементов визуального ряда на экране монитора компьютера. Стоит также заметить, что носителями знаний по новым и динамично развивающимся предметам может быть небольшое число узких специалистов, распределенных по стране или по всему миру. Очевидно, что им могут быть доступны только самые простые технологии создания ЭИР: программировать, рисовать, делать кино умеют немногие, но читать и писать – практически каждый.
•
Существенные аспекты возраста
Для того, чтобы понять, какие ЭИР будут эффективны для той или иной возрастной группы учащихся, нужно рассмотреть некоторые психолого-педагогические возрастные особенности. Ребенок начинает познавать мир, изучая реальные окружающие объекты. Их взаимодействие, процессы и явления, в том числе социальные, наиболее эффективно усваиваются в игре. Школьная пора с точки зрения образовательных технологий – это время, когда человек учится получать знания, представленные в символьных абстракциях. 65
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
Изучать объекты, процессы, явления в описательной форме, конечно, значительно сложнее. Такая работа требует определенного навыка, терпения, времени, в целом того, что мы называем «умением учиться». По существу речь идет об умении работать с текстами и числовыми данными, умении слушать собеседника (учителя), аккумулируя полезную информацию. Взрослый, сформировавшийся человек сохраняет и развивает эти умения,
сосредотачиваясь
общественно-политических
на и
изучении т.
д.
свежих
Сказанное
новостей можно
в
–
профессиональных,
первом
приближении
сформулировать одним, по существу банальным предложением: «дети любят играть, взрослые любят читать газеты». Другой существенный для нас аспект психолого-педагогических возрастных особенностей – мотивация. Ребенок изучает прежде всего то, что ему кажется интересным. Какие-то заметные социальные мотивации в этом возрасте усмотреть трудно. Постепенно
ситуация
меняется,
сказывается
влияние
социального
окружения,
формируется мировоззрение и твердые побуждения к продолжению образования, в том числе – профессионального. С точки зрения образовательных технологий это означает, что совершенно необходимые в юном возрасте внешние, искусственные стимулы к обучению и постоянный контроль постепенно заменяются тем, что называют «тягой к знаниям», т.е. по существу, личными стимулами и самоконтролем. Отсюда – разные реальные возможности самостоятельного обучения. Конечно, мы касаемся непростых проблем, многогранных в своих проявлениях процессов формирования личности. Разумеется, существуют и «взрослые игры», среди которых нас интересуют только образовательные, например, многофункциональные профессиональные тренажеры, или так называемые «деловые игры», моделирующие сложные производственные и общественные процессы. В то же время, известно множество примеров раннего развития детей, в том числе профессионального. Однако нам важны среднестатистические оценки, дающие ориентиры в разработке электронных изданий и ресурсов для массового образования.
•
Цифровой поток
В разделе 1.4 мы достаточно подробно рассмотрели компонентный состав современных образовательных ЭИР, объемы хранения компонентов и цифровые потоки, обеспечивающие их нормальное воспроизведение. Если рассматривать не отдельные компоненты, а их совокупность на экране и в звуке, условия нормальной работы моделирующих программ и программы-реализатора ЭИР, 66
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
получаем некоторую интегральную оценку цифрового потока. Нижняя граница потока, необходимого для нормальной работы современного мультимедиа продукта – около 3 Мбит/с. На рисунке 2.3. изложенные оценки представлены в графической форме.
Рис. 2.3. Поток цифровой информации, необходимый для представления объектов контента В качестве комментария к рисунку 2.3 стоит пояснить особенности воспроизведения компонентов
в
многосвязной
мультимедиа
среде,
повышающие
требования
к
обеспечению цифрового потока на порядок. Можно провести следующий эксперимент. Выберем отдельный файл с цифровой видеоинформацией и визуализируем видео в отдельном окне на экране компьютера. На тот же экран нетрудно вывести и значение цифрового потока, обрабатываемого компьютером во время визуализации. Затем запустим то же видео из состава мультимедиа продукта, управляемого той или иной программой-реализатором. Мы обнаружим, что рабочий цифровой поток сильно вырос. Далее нетрудно представить, что мультимедиа среда – это совокупность объектов и фоновой графики, заполняющих весь экран, к тому же должны быть установлены связи между объектами, а также (если предусмотрено архитектурой ЭИР) загружены 67
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
соответствующие моделирующие программы. В результате цифровой поток, требуемый для нормально представления многосвязной мультимедиа среды, достигает нескольких Мбит в секунду. Если теперь привлечь результаты анализа возрастных психолого-педагогических особенностей пользователей ЭИР, можно графически отобразить зависимость потока цифровой информации ЭИР, эффективных для образовательной деятельности различных возрастных групп пользователей (рис. 2.4.). На рисунке показан также диапазон цифровых потоков, реально доступных сегодня одному пользователю глобальной компьютерной сети (см. раздел 1.4.).
Рис. 2.4. Зависимость потока цифровой информации, генерируемого эффективным образовательным ЭИР, от возраста пользователей Оглавление
68
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
2.3. Концептуальные обобщения Вполне
прозрачно
инструментов
–
для
понимания,
интерактива,
что
мощность
мультимедиа,
новых
моделинга,
педагогических
коммуникативности,
производительности пользователя растет при увеличении тактовой частоты, объемов памяти, пропускной способности внутренней шины отдельно взятого компьютера или коммуникаций компьютерной системы. Адекватным показателем этих возможностей является допустимый поток цифровой информации. Наиболее требовательным к потоку является мультимедиа контент, в значительной степени от потока зависит возможный уровень интерактивности образовательного продукта, а также уровень сложности используемых моделей. Понятно, что и уровень коммуникативности, и производительность пользователя напрямую связаны с потоком, но их сейчас удобнее рассматривать, как заданные функции. Уровень интерактивности и мультимедийности продукта вкупе со сложностью используемых моделей определяет адекватность отображения картины реального мира, степень взаимодействия пользователя с отображаемыми объектами, его влияние на процессы. Так, хорошая компьютерная игра строится с очень высокими показателями интерактива, мультимедиа и моделинга. Образовательные мультимедиа продукты – от edutainment (обучение с развлечением) до education (образование) также во многом характеризуются этими качествами. Текстовые электронные продукты в малой степени используют возможности интерактива и в минимальной – мультимедиа. Отсюда и требования по цифровому потоку – максимальные для игр и минимальные для текста. Рассматривая возрастные психолого-педагогические особенности, мы пришли к выводу, что характер эффективных для образования продуктов разумно изменять от мультимедийно-реалистических до символьно-абстрактных. Если чтение школьником учебника с экрана компьютера представляется занятием попросту вредным, то редкая книга в электронном виде для студента или специалиста – безусловное благо. Конечно, было бы замечательно дать все знания человечества в реалистических интерактивных
образах,
с
визуализацией
и
исследованием
воображаемых
или
невозможных для наблюдения объектов и процессов. Однако, анализ аудитории обучения с учетом динамики развития учебных дисциплин определяет уровень оптимальности текстовых электронных материалов, как наиболее рентабельных для малых аудиторий, простых технически и, соответственно, легко поддающихся расширению и обновлению. Описанные качественные зависимости и принятые из соображений разумности ограничения
дают
нам
возможность
перейти
от
трехмерного
пространства 69
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
образовательных ЭИР к одной независимой переменной, представив требуемый поток и аудиторию одного ЭИР как функции возраста пользователя (рис. 2.5.).
Рис. 2.5. Изменение аудитории и цифрового потока одного ЭИР Замечательным свойством кривых на рисунке 2.5 является то, что они имеют одинаковый характер. Высокопоточные образовательные продукты необходимы именно в зоне максимальной учебной аудитории (общее образование). При этом создание технологически сложных ЭИР с мощным интерактивом, мультимедиа, моделингом экономически вполне целесообразно. Простые, преимущественно текстовые ЭИР достаточно эффективны в зоне профессионального и послевузовского образования, где количество предметов изучения, учебных дисциплин, областей знаний исключительно велико. Соответственно, число пользователей каждого продукта относительно небольшое. Дополнительным
аргументом
в
пользу
текстовых,
достаточно
просто
иллюстрированных продуктов для взрослых пользователей является высокая скорость обновления знаний и географическая распределенность многочисленных авторов и
70
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
пользователей-специалистов. Как следует из рисунка 2.5, их разобщенность прекрасно нивелируется возможностями компьютерных телекоммуникаций. Однако, есть и проблемы. Одна из основных состоит в том, что интерактив, мультимедиа и моделинг, определяющие педагогическую эффективность ЭИР, очень трудно совместить с четвертым мощным инструментом компьютерных технологий обучения – коммуникативностью. Стоит отдельно рассмотреть современное состояние проблемы, корень которой – в сравнительно
небольшом
потоке
цифровой
информации,
доступном
конечному
пользователю глобальной компьютерной сети. Изначально с появлением компьютера преимущественное внимание уделялось развитию программного обеспечения – операционной системе (ОС), превращающей компьютер «из вещества в существо», и прикладным программам, в основном вычислительного характера, позволяющим исследовать те или иные физические процессы, математические модели которых не имели аналитических решений. С развитием информатики и вычислительной техники компьютер находил все больше применений. Создавалось огромное количество прикладных программ, а также продуктов, в которых данные (контент) занимали значительное более важное место, чем обслуживающие их программы. Эти содержательные продукты развивались в двух направлениях: для локального компьютера и для использования в глобальных компьютерных сетях. Локальные сети, занимающие некое промежуточное положение по возможностям и, соответственно, по решаемым задачам, мы здесь не рассматриваем. Важно представлять себе направления векторов развития содержательных продуктов, к которым относятся ЭИР (рис. 2.6).
71
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
Рис 2.6. Направление векторов развития содержательных продуктов Издания на CD развиваются в направлении адекватного отражения реального мира. Увеличение качеств адекватности мультимедиа компонентов (стереозвук, объемное изображение), расширение возможностей интерактива (датчики реакций пользователя, вариативное представление информации, искусственный интеллект), рост уровня и сложности используемых моделей ведет к созданию продуктов виртуальной реальности. С точки зрения образования – это фантастический мир активного обучения. Ресурсы Internet по природе сети представляются множеством пакетов данных, объединяемых на компьютере пользователя в связный контент. Такой дробный характер отдельного ресурса, имеющего логическое имя, находит отражение и во всем множестве сетевых информационных ресурсов, распределенных по серверам сети во всем мире. Отсюда – необходимость специальной навигации, взаимодействия ресурсов и так называемых интеллектуальных агентов (в данном случае – агентов пользователя), исследующих
с
заданными
целями
мир
информационных
сетевых
ресурсов,
отслеживающих его динамику. Такие системы называют интеллектуальными сетями. Следует отметить, что прогнозируемый рост технических возможностей сетей, скорее всего, приведет к сближению этих двух направлений развития ЭИР. Но это дело будущего, предсказать конкретные сроки весьма затруднительно. 72
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
Однако,
максимально
полное
использование
компьютерных
инструментов
образования интересует нас именно в современных условиях. Дополнение мощного интерактива,
мультимедиа
и
моделинга
возможностями
коммуникативности
представляется очень заманчивым. Во-первых, отпадает необходимость держать под рукой значительную по объему медиатеку – библиотеку компакт-дисков. Конечно, собственная медиатека, как и библиотека, школе нужна. Но в данном случае на ее формирование не будет в определяющей степени влиять необходимость иметь столько-то учебных CD в таком-то количестве экземпляров каждый. Все основные электронные учебные материалы, сконцентрированные в централизованных фондах, можно будет привлекать по мере необходимости. Во-вторых, электронное издание на CD, как и любое тиражное издание, страдает известным
консерватизмом.
Централизация
образовательных
ресурсов
позволяет
своевременно их дополнять и обновлять. В-третьих,
открываются
очень
важные
для
образования
возможности
непосредственной связи с пользователями электронных учебных материалов. Обратная связь с пользователями – это возможность оперативной обработки издателем запросов, замечаний и предложений учителей и учеников. Интерактив, мультимедиа и моделинг в сочетании
с
коммуникативностью
–
это
разумная
организация
эффективного
телеобучения, особенно важного для учащихся с ограниченными возможностями. Аргументов достаточно, чтобы предпринять все возможные попытки борьбы с ограничениями цифрового потока в сети. Построение новой, мощной транспортной инфраструктуры мы здесь рассматривать не будем – проблема сложная, решения ресурсоемкие, перспективы отдаленные. Но, если не удается решить проблему, нужно попытаться ее обойти. Не будем уповать на суперкомпрессию данных, этот путь мы уже исследовали. Сжатие информации имеет свои эргономические пределы, природу не обманешь. Имеются только частные возможности (например, векторная графика), отнюдь не достаточные для решения всех образовательных задач. Рассмотрим другие направления обхода – доставку ресурсоемких данных и программ вне сети или по сети в режиме off line. Первый вариант приводит к комбинированным (диск/сеть) ЭИР. Пользователю традиционными путями доставляется компакт-диск, содержащий необходимый набор мультимедиа компонентов и наиболее объемных программных модулей. Программареализатор этого продукта одинаково успешно работает с данными на оптическом диске и в магнитной памяти компьютера, куда информация, по мере необходимости, скачивается 73
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
по сети. Таким образом решается задача дополнения и обновления учебной информации, становится возможным дистанционное управление и контроль учебного процесса. Один из хорошо известных аналогов расширения основного контента – «городская» контрольная работа, задания для которой готовятся вне школы и берутся не из учебника. Другой пример - обмен новыми тестами, задачами между учителями из разных школ. Понятно, что все пользователи и создатели данного продукта имеют возможность вступить в плодотворный консорциум. Второй вариант позволит обходиться без почтовой доставки CD. Вспомним пример с перекачкой CD-ROM по сети (раздел 1.4). Это многочасовая процедура. Но учителю или ученику в каждый данный момент не нужно иметь все содержание курса. Если грамотно разбить учебное электронное издание на части, соответствующие, например, уроку или группе занятий по заданной теме, объем одного такого модуля будет меньшим на порядки. С точки зрения сетевых технологий мы получаем мультимедиа пакет, который, конечно, нужно пересылать off line, но время ожидания становится разумным. Заметим, что некоторые модули, например, программу-реализатор, можно переслать один раз и использовать в течение всего времени изучения курса. Квантование
(модульность)
мультимедиа
электронного
издания
дает
много
дополнительных преимуществ. Например, такое ЭИ допускает построение собственной схемы (траектории) изучения курса. Каждый модуль может быть исполнен вариативно, тогда педагог (или ученик) активно участвует, собственно, в создании учебного курса. Наконец, модульный принцип построения ЭИР открывает перспективы определенной унификации и стандартизации, сулящие выгоды и пользователю, и разработчику. Данный вариант решения проблем узкополосного доступа сочетает все преимущества коммуникативности с мощным интерактивом, мультимедиа и моделингом, т.е. объединяет возможности основных инструментов компьютерных технологий обучения. Цена решения вопроса – ожидание мультимедиа пакета в режиме off line, но - вполне разумное время, которое можно выделять, например, при подготовке к занятиям, в нерабочий день или вечернее время суток. Такое решение представляется перспективным и с точки зрения сближения архитектуры продуктов на носителях и в сетях. Если вспомнить, что когда-то они должны сравняться по техническим возможностям, интегрируя накопленный творческий и интеллектуальный потенциал, то предлагаемый путь создания ЭИР нового поколения представляется многообещающим. Оглавление 74
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
2.4. ЭИР нового поколения Учебный предмет в некоторой образовательной области выделяется из всего массива научной
и
прикладной
деятельности
ограниченным
объемом,
особой
последовательностью изложения и адаптацией к конкретному читательскому адресу. По ГОСТ 7.60-90 "Издания. Основные виды. Термины и определения" учебное издание
содержит
"систематизированные
сведения,
…изложенные
в
форме,
…рассчитанной на учащихся". В традиционной схеме учебных изданий каждому компоненту образовательного процесса соответствует определенный вид учебного издания (классификация по роли в образовательном процессе). Содержание образования отражается в учебных программах, являющихся объектами проектировочной
деятельности,
именно
в
них
задаются
цели
и
результаты
образовательного процесса. Общие установки на уровне усвоения конкретными учащимися
содержания
образования
воплощаются
в
конкретной
информации,
составляющей учебный материал. Это достигается средствами дидактики, выбор которых обосновывается в образовательной концепции. Диапазон выбора дидактических средств становится ключевой характеристикой электронных изданий и ресурсов. Переплетение функций традиционных книжных изданий здесь органично, а регулярное обновление контента компанией-производителем из внешних источников и возможность подключения к сети Интернет по инициативе пользователя формируют, в отличие от традиционного учебного книгоиздания, открытую систему. Дифференциация образования порождает вариативность – множество авторских программ при сохранении единого образовательного стандарта по предмету. Они обеспечивают единый минимум знаний при разных способах и даже разной последовательности изложения учебного материала. Представим себе структурированный вариант полного учебного курса по предмету (рис. 2.7.). В соответствии с учебной программой курс разбивается на учебные разделы, минимальные по объему, но цельные по содержанию. Примером может послужить раздел, посвященный определенному физическому закону или раздел, соответствующий кванту времени аудиторных занятий, скажем, одному уроку. В каждый раздел входит три модуля, соответствующих трем основным компонентам образовательного процесса: получение информации, практические занятия, аттестация. Каждый модуль содержательно и функционально полон в рамках учебного раздела. Модуль разработан с применением всех известных компьютерных технологий, так что 75
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
использование новых методик обучения и педагогических инструментов – интерактива, мультимедиа, моделинга ограничено только квалификацией авторского коллектива.
Рис. 2.7.Модульная структура предметного курса Информационный объем модуля на порядки меньше объема полного предметного курса. В результате получение его по сетевому запросу в режиме off-line не представляет принципиальных трудностей даже для современных низкопоточных компьютерных сетей. Нормальной организации учебного процесса способствуют два обстоятельства. Первое – распределение во времени, так что на каждом шаге требуется только несколько модулей в соответствии с учебным планом (минимум – три, покрывающих один учебный раздел). Второе – программа-реализатор (не показана на рис. 2.7) для всех модулей одна, она перекачивается один раз в начале изучения предмета и хранится на компьютере (сервере) пользователя. Там же накапливаются ранее полученные контентные модули. Понятно, что в конце процесса у пользователя составляются полные образовательные объекты: информация, практикум, аттестация, вместе представляющие ЭИР по предмету. Теперь учтем запросы педагогической практики. Ученики все разные, педагоги – тоже, поэтому очевидна необходимость вариативного представления модулей каждого типа. 76
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
Прежде всего, вариатив может дать тот же материал, но в другом изложении, более понятном и комфортном для данного конкретного пользователя. Второй вариант – вариатив отличается глубиной проработки. Тогда можно выбирать учебные модули в соответствии с программируемым в данном образовательном учреждении уровнем знаний, или уровнем подготовленности и способностей обучаемого. Третий тип вариатива наиболее отчетливо просматривается в практикумах и аттестации – виды лабораторных занятий, варианты задач и контрольных вопросов составляют практически неограниченное множество. На рисунке 2.8 представлено ЭИР модульной архитектуры (МА) с вариативным исполнением модулей по всем учебным разделам.
Рис. 2.8. ЭИР модульной архитектуры с вариативами содержания При изучении определенного учебного раздела у пользователя появляется возможность выбирать И, П, А-модули, исходя из собственных соображений. По существу, он становится соавтором учебного курса. Аналогия из традиционного опыта образования – просмотр множества различных книг по предметной области, посещение нескольких лабораторий, отбор отдельных страниц, комплектация лабораторного стенда и – работа с самостоятельно сформированным учебным курсом. 77
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
Вполне ясно, использование ЭИР модульной архитектуры плотно связано с понятием индивидуальной образовательной траектории. Если это локальное издание на CD, преподаватель имеет возможность априорно задавать траекторию для каждого ученика или однородной группы обучаемых. Самый примитивный способ – перечислить индексы модулей. В случае удаленного доступа ситуация несколько сложнее. Полный объем вариативов по данному учебному разделу (суммарный информационный объем всех имеющихся в разделе модулей) может оказаться достаточно большим для пересылки по сети. Поэтому, разумнее представить пользователю метаданные, описывающие все модули данного раздела, с тем, чтобы на основе их анализа можно было бы сделать выбор нужных модулей. Следует
отметить,
что
система
метаданных
предоставляет
много
других
возможностей, например, для построения учебно-методических комплексов, в том числе – межпредметных. На рис. 2.8 часть модульного массива представлена незаполненной. Предполагается, что это – зона творчества преподавателей-практиков (возможно – вместе с учениками). С этой целью преподавателям предлагается адаптированный (упрощенный по сравнению с профессиональным) набор инструментальных средств. В зависимости от желания авторов и качества созданных модулей, они могут использоваться локально (на местах) или в составе ЭИР модульной архитектуры, доступного всем. Оглавление
2.5. Перспективы образовательных ЭИР Теперь стоит остановиться и оглядеться, связав ретроспективу и перспективы образовательных электронных изданий и ресурсов. Имеет смысл всесторонне рассмотреть преимущества и недостатки предложенной модульной
архитектуры,
соотношение
с
мировыми
тенденциями
развития
образовательных ЭИР, а главное – с предполагаемой динамикой информатизации образования в реальных российских условиях. Мы пришли к идее модульной архитектуры электронного образовательного продукта, решая задачу повышения образовательной эффективности ЭИР путем объединения возможностей всех новых педагогических инструментов (рис 2.7.). Далее, исходя из практических запросов образования, расширили педагогические возможности ЭИР МА, добавив еще одно измерение – вариативы содержания И, П, А-модулей (рис. 2.8.). Рассмотрим преимущества ЭИР МА: 78
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
• Продукт может распространяться как на локальных носителях (CD-ROM, DVD), так и в сети (Internet / Runet). Последнее предпочтительнее, поскольку дает возможность оперативного обновления (дополнения, изменения) контента издателем, а с пользователей снимает проблемы размещения носителей или их копий, бережного хранения контента и т.д. Еще одна проблема – программно-техническое совершенствование компьютера пользователя. При распространении ЭИР МА по сети она ложится на плечи издателя. Однако, в реальных условиях настоящий Runet придет в каждое образовательное учреждение не завтра, поэтому почтовая рассылка CD актуальна, а с учетом экономических факторов (раздел 1.4) разумна и в перспективе. • Пользователь ЭИР МА (преподаватель, учащийся) принимает непосредственное участие в формировании учебного курса. Предоставляется две возможности: выбрать понравившийся вариатив модуля, подготовленный профессиональными разработчиками, или сделать учебный модуль своими руками. Понятно, что специальные знания и технологические возможности преподавателя ограничены, но работа с текстовыми элементами и простыми иллюстрациями представляется выполнимой. Независимо
от
варианта
использования,
ЭИР
МА
стимулирует
активную
образовательную деятельность, открывает новые творческие грани учебной работы, содержательно наполняет понятие индивидуальной образовательной траектории. • Важно, что разработка открытых систем, к которым относятся ЭИР модульной архитектуры,
является
одной
из
основных
тенденций
развития
электронных
образовательных продуктов во всем мире. Более подробно связанные с этим вопросы мы рассмотрим в главе 5. Здесь же уместно подчеркнуть основное преимущество предлагаемой модульной архитектуры ЭИР. В настоящее время за рубежом живо обсуждаются понятия «учебного объекта» (learning object) и групп объектов. Под учебным подразумевается любой информационный объект – строка текста, фотография, видеоролик и т.д. Однако, кто сказал, что созерцание, скажем, картины Рубенса имеет отношение к образованию? Цели, мотивы, ассоциации и реакции у разных людей будут совершенно разными. Понятие группы объектов не ограничено по объему, не детерминировано по функциональному
назначению.
В
качестве
основной
ценности
такого
подхода
декларируется универсальность описания «и капли, и моря». Тут-то и проявляется «оборотная сторона медали». Объявляется агрегирование любого объекта с любым, в том числе – изъятым из другой группы, и возникают существенные проблемы увязки объектов в группе. Это очень напоминает идею универсального комплекта деталей для сборки
79
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
любого автомобиля – грузовика, внедорожника, лимузина и т.д. Общность подхода начинает вредить прагматичности. Если группа learning objects строится на подходе «от частного к общему», то модуль ЭИР МА мы получили на пути «от общего к частному». И, П, А-модули представляют собой законченные, функциональные образовательные продукты. Каждый модуль на дидактической основе объединяет необходимые объекты в многосвязную среду с использованием новых педагогических инструментов, которые дает нам компьютер. Другое дело, что при разработке модуль можно дробить или расширять в соответствии с методической идеей. Но основные признаки – функциональность, многосвязность, поддержка среды средствами мультимедиа и моделинга при высокой интерактивности – остаются неизменными. Если попытаться найти понятный аналог, то можно сказать, что learning objects – это «кирпичи», из которых, вообще говоря, строится все на свете: жилой дом, офис, университет, забор, садовая дорожка и т.д. Только вот простой забор или дорожка – это завершенный объект, готовый к функциональному использованию, а здание для жизни надо еще оборудовать. В такой интерпретации ЭИР МА относятся к новому блочному домостроению: модуль - жилая комната с мебелью, модуль - ванная со всеми удобствами, модуль - оборудованная кухня и т.д. Причем, в отличие от нелюбимых нами блочных домов, стены собраны из тех же экологичных кирпичей. •
Электронное
издание/ресурс
модульной
архитектуры
с
вариативами
содержания (рис. 2.8) допускает бесконечное расширение по осям – по мере получения новых знаний в предметной области или создания новых, педагогически более эффективных вариативов И, П, А-модулей. Издатель, поддерживающий весь объем данного ЭИР МА, заботится о своевременной модернизации программных компонентов продукта, по возможности совершенствует технологически содержательные компоненты с тем, чтобы и те, и другие отвечали современному уровню развития аппаратнопрограммных средств. Однако,
даже
если
какие-либо
модули
устарели
(технически,
содержательно,
методически), изъятие из массива или запрещение к ним доступа осуществляется крайне просто. При этом структура продукта и преимущественная часть основного массива не затрагиваются. В результате, электронное издание/ресурс модульной архитектуры в обозримой перспективе представляется «вечным» продуктом, не требующим «перелопачивания» контента, полнообъемного переиздания в новых версиях и т.п.
80
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
•
Модули различных учебных дисциплин могут быть использованы и в
межпредметном курсе. Заметим, именно использованы. Здесь нужно быть осторожным, поскольку начинают проявляться ограничения ЭИР МА в узкополосных сетях. При
всех
перечисленных
достоинствах,
модульная
архитектура
требует
выполнения ряда условий, которые следует отнести к недостаткам ЭИР МА: – Каждый используемый модуль может иметь ссылку на другой модуль. В соответствии с рисунком 2.8, ссылки могут осуществляться «только назад», т.е. к модулям предыдущих учебных разделов курса, уже накопленным на компьютере пользователя. Разумеется И, П, А-модули одного раздела могут ссылаться друг на друга, но не на модули следующих разделов – их попросту еще нет у пользователя. – Для использования в междпредметном курсе модули различных предметных ЭИР должны работать под управлением одинаковых программ-реализаторов и иметь сходные интерфейсы пользователя. – Внедрение ЭИР МА требует уделять постоянное внимание главной проблеме открытых систем – стандартизации. В определенных случаях стандартизация – во благо, но имеются и отрицательные моменты, которые перерастают в проблемы, как только мы переходим к представлению сложных систем. Высокопоточные образовательные продукты развиваются в направлении все более адекватного представления, предельным случаем которого является виртуальная реальность. Спрашивается: в какие стандарты впишется бесконечно разнообразный окружающий мир? Поставленные вопросы пока могут быть отнесены к риторическим, однако, стоит понимать необходимость их решения в перспективе. Понятно, что предложенные ЭИР модульной архитектуры образуют целый класс открытых мультимедиа систем. Как указывалось в предыдущем разделе, для начала ЭИР МА решают проблему offline доставки эффективных образовательных продуктов в современных узкополосных компьютерных сетях. Но, в ближайшей перспективе просматриваются, по крайней мере, два частных решения проблемы широкополосного доступа. Одно из них – xDSL (см. раздел 1.4). «Цифровые абонентские линии» уже получили распространение за рубежом, недавно объявлено о развертывании ADSL в Москве. Зона рентабельности xDSL – крупные магаполисы и густонаселенные районы, поскольку многое решает удаленность абонента от телефонной станции и развитость магистральных каналов между АТС. Для пользователей отдаленных регионов с низкой плотностью населения приходится использовать спутниковый канал. Асимметричный доступ построен на идее низкопоточного запроса по телефонной линии через модем и высокопоточного ответа, принимаемого со спутника индивидуальной антенной тарелочного типа. 81
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
Важно отметить, что при наличии широкополосного доступа ЭИР модульной архитектуры получают дальнейшее развитие, в процессе которого снимаются многие ограничения. При этом области применения и функциональные возможности открытых мультимедиа систем значительно расширяются. Однако, вернемся в сегодняшний день, зафиксируем действительное состояние дел и попробуем выстроить последовательность прогресса образовательных электронных изданий и ресурсов в России. Будем рассматривать перспективы с точки зрения доступности ЭИР для широких слоев преподавателей и учащихся (рис. 2.9). Вообще говоря, сегодня известно два способа доставки ЭИР пользователю: традиционная почта и глобальная компьютерная сеть. Понятно, что Internet использует всевозможные фрагменты телекоммуникаций: наземные линии, радиорелейную и космическую связь. Однако, в российских условиях необходимый уровень развития сети представляется пока только перспективой. Географические просторы и невысокая плотность населения препятствуют организации провайдерских услуг в большинстве регионов, где и обычная телефонная сеть общего пользования развита не лучшим образом. «Зато мы делаем ракеты…», поэтому единственной возможностью «дотянуться» до отдаленных учреждений образования представляется использование спутника связи. Приемо-передающие антенны слишком дороги, и на крышах школ устанавливаются преимущественно приемные «тарелки». Когда нет обратной связи, об интерактиве говорить не приходится, возможно только вещание. По формальным признакам оно не отличается от радио или телевидения, однако решает задачи отрасли, поэтому на рисунке 2.9 обозначено как информационное.
82
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
Рис. 2.9. Перспективы совершенствования и повышения доступности электронных образовательных ресурсов 83
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
Именно благодаря особой роли космической связи в российских условиях, на рисунке 2.9 спутник выделен как отдельный способ доставки контента, а классический Internet, чтобы не запутаться, обозначен кабелем. Теперь рассмотрим текущее состояние множества электронных образовательных ресурсов, включающего как интерактивные ЭИР, так и контент электронных библиотек, оцифрованные документы, видеоматериалы, и т.п. Почтой рассылаются высокопоточные мультимедиа продукты на тиражируемых локальных носителях. На сегодня это самый дешевый для пользователя способ получения больших цифровых массивов. Низкопоточные (преимущественно, текстовые) информационные ресурсы занимают глобальную сеть (на рисунке 2.9 – «кабель»). Runet является также телекоммуникационной средой для электронных библиотек. Анализ нынешнего состояния сетевого контента вызывает интересный вопрос: чем, собственно, учебные информационные ресурсы образца 2003 г. отличаются от содержимого электронных библиотек? Действительно, подавляющее большинство учебных ресурсов Runet поддерживает только один компонент обучения – получение информации. Совсем невелико количество продуктов для тестирования (аттестации) и ничтожно мало практикумов. В таком случае, отличие контента распределенных по разным серверам ресурсов от сконцентрированного в электронной библиотеке – только в наличии гипертекста, определяющего хотя бы первый уровень интерактивности внутри продукта. У распределенных сетевых ресурсов есть еще преимущество оперативности. Глобальную компьютерную сеть вполне можно рассматривать как средство массовой информации, среду передачи новостей. С этой точки зрения сетевые ИР ценны для быстроменяющихся областей знаний, новых наук и технологий. Однако, если перечисленных признаков нет, содержимое библиотеки отличается в лучшую сторону так же, как изданный и представленный на рынке учебник отличается от «методички» подготовленной вузом для собственных нужд. Конечно, Internet – это еще и базы данных, и отдельные моделирующие программы, форумы и чаты, представляющие, по сути, простейшую модель collaborative work. Но это другие образовательные продукты: информационно-справочные источники или разрозненные элементы образовательной среды, из которых еще предстоит скомпоновать полноценные учебные ЭИР, в методическом смысле соответствующие книге, а по спектру решаемых задач – превосходящие ее. Информационное вещание через спутниковый канал в 2003 г. только начинается. Разумеется, существует огромное количество вопросов, главный из которых – полезное для образования содержание и организация вещания. Превращать его в учебное телевидение в век интерактивных
технологий?
Распространять
нормативную
документацию
и
приказы 84
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
Министерства? Перекачивать контент диска или отдельно взятого сайта? Распространять через космос отраслевые газеты и журналы? Конечно, в первом приближении напрашиваются ответы: бессмысленно, не эффективно, безумно дорого. Но это в первом приближении. Вспомним бессмертную фразу из «Кавказкой пленницы»: «Тот, кто нам мешает, тот нам поможет!». Спутник впервые дает связь, хотя и одностороннюю, но с любым учреждением образования. Если рассматривать процесс в динамике, можно прогнозировать вполне разумные перспективные решения. Впрочем, даже нынешнее состояние классического вещания можно использовать во благо, разворачивая «недостатки и излишки» другой стороной, превращающей их в достоинства, более того, в необходимые шаги на пути информатизации
образования.
Детальное
обсуждение
эффективной
организации
информационного вещания выходит за рамки настоящей книги, можно лишь констатировать, что разумные предложения имеются. Ближайшая перспектива совершенствования и повышения доступности электронных образовательных ресурсов определяется интеграцией возможностей перечисленных выше каналов доступа. Создание ЭИР модульной архитектуры открывает сетевой сегмент для высокопоточных учебных мультимедиа продуктов. При этом традиционные способы распространения ЭИ на локальных носителях сохраняют свою значимость в обозримом будущем. Во-первых, по экономическим показателям, во-вторых, не следует забывать, что мультимедиа бурно развивается в направлении все более адекватного отображения реальности, что требует повышения связности и дальнейшего увеличения рабочего цифрового потока. Главный недостаток информационного вещания – отсутствие обратной связи с пользователями – также может быть нивелирован доступными средствами. Как указывалось выше, информационное вещание мало отличается по существу от радио или телевидения. Но, начиная с 1997 г., на ТВ успешно развиваются все новые формы обратной связи с телезрителями. Обратным каналом служит телефонная сеть общего пользования, и речь идет не о звонках зрителей в телестудию, а о компьютерной платформе интеллектуальной телефонии. Интеллектуальная телефония (ИТФ) дает возможность интерактивного обслуживания абонентов в автоматическом режиме работы. Абонент, использующий обычный телефонный аппарат, по существу становится компьютерным пользователем, поскольку взаимодействует с интерактивным компьютерным продуктом, размещенным на интеллектуальной телефонной платформе. Компьютерные продукты ИТФ строятся на звуковом интерактиве, значительно более простом и привычном для человека, чем графический интерфейс на экране компьютера. Обращение с телефонным аппаратом не требует специальной подготовки, необходимой для 85
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
пользователя
ПК.
Поскольку
телефонная
связь
распространена
повсеместно,
стать
пользователем ИТФ может практически каждый. Интеллектуальная телефонная платформа размещается на междугороднем телефонном узле и доступна любому абоненту в стране, набравшему телефонный номер с негеографическим префиксом 800 или 809. Например: 8-800-XXX-XX-XX. Семизначный номер X определяет интерактивное приложение, к которому обращается абонент. Код 800 означает, что звонок для абонента из любой точки страны бесплатный (за связь платит владелец платформы), вызов с кодом 809 абонент оплачивает по заданному тарифу. Одновременно платформа может обслуживать до 240 абонентов – пользователей различных приложений или одного приложения для всех. На практике это означает, что в сутки воспользоваться услугами ИТФ может до 100 тыс. человек. Интерактивное взаимодействие с пользователем обеспечивается такими возможностями платформы, как распознавание речи, управление с телефонной клавиатуры, синтез речи по тексту, звукозапись сообщений пользователей, идентификация номера вызывающего абонента и др. Благодаря использованию технологии вариативного звукоряда у абонента создается впечатление общения с живым человеком. Если проводить аналогию с глобальной компьютерной сетью, интеллектуальную телефонную
платформу,
оснащенную
специальным
программным
обеспечением
и
наполненную содержательными ИТФ-приложениями, вполне можно назвать телефонным порталом. При этом главное преимущество ИТФ – общедоступность, определяемая повсеместным распространением телефонной связи и отсутствием необходимости специальной подготовки пользователей ∗. В то же время, ИТФ обеспечивает удаленную работу с компьютером в полноценном интерактивном режиме, который настолько приближен к естественным голосовым способам общения, что не вызывает никакого психологического напряжения пользователя. Спектр применений интеллектуальной телефонии достаточно широк. В предполагаемой области использования можно выделить решение образовательных, информационных, управленческих, социальных и PR-задач: канал обратной связи для информационного вещания, заказ учебных продуктов и методических материалов, образовательные соревнования, мониторинг решения задач отрасли, открытая приемная Министерства и т.д. Но самые интересные ИТФ-приложения раскрывают свои возможности в прямом эфире информационного вещания. Звуковой интерактив дополняется визуальным каналом, что ∗
В декабре 2002 г. с помощью первого телеканала была проведена PR-акция. Россияне задавали вопросы Президенту РФ по телефону и глобальной компьютерной сети. По телефону поступило 1,4 млн. вопросов, по Internet – 50 тыс., т.е. 3,6% от общего количества.
86
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
позволяет решать множество новых задач. Реализация многоканального интерактива по принципу «один ко многим» защищена Патентами РФ [25, 26, 27] и носит название интерактивного телевещания. Примером может служить распространение учебных ЭИР модульной архитектуры с помощью спутникового канала. Во всех школах страны учебный предмет в течение года изучается примерно в одном и том же темпе. Тогда представим, что программа интерактивного телевещания 10 ноября посвящена, скажем, законам Ньютона. В прямом эфире описываются имеющиеся вариативы И, П, А-модулей по данному учебному разделу (см. рис. 2.8). Выбранные в конкретной школе модули в режиме реального времени заказываются и пересылаются пользователю. Другой пример возможностей интерактивного телевещания – коллективное обсуждение проблем образования, реализация действительно всероссийского, без лукавства, педсовета. Подобных
примеров
множество,
важно
представлять
главную
тенденцию
–
конвергенцию различных каналов доступа при соответствующей архитектуре электронных образовательных продуктов. Читатель, уверен, уже добавил: «… и разумной политике информатизации российского образования». В свете благих пожеланий хочется рассматривать и отдаленные перспективы (рис. 2.9). В результате развития компьютерных сетей откроется широкополосный xDSL - доступ в крупных городах, а в отдаленных районах будет решен вопрос провайдерских услуг. Тогда «тарелки» в сельских школах будут использоваться для настоящего асимметричного доступа, решающего проблему эффективных образовательных ЭИР для школьников и открывающего новый уровень культуры информационного общества их учителям и родителям. Стоит заметить, что в этом светлом будущем найдется место и для почтовой рассылки DVD-изданий, и для низкопоточных Internet-продуктов, и для вещания нормативов и циркуляров (в разумных пределах). Оглавление
87
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
Глава 3. Организация разработок 3.1. Подготовка кадров Создание образовательных электронных изданий и ресурсов – базовая проблема информатизации образования. Действительно, как указывалось в первой главе, традиционным фундаментом организации учебного процесса являются: основные средства (аудитория и ее оснащение), подготовленный преподаватель и учебные материалы. Что изменяется в процессе информатизации?
Два
первых
«фундаментных
блока»
модернизируются:
аудитория
дооснащается компьютерами, преподаватель получает дополнительные знания и умения. А вот учебные материалы появляются совершенно новые – электронные. Новые они не по названию, а по возможностям. В отличие от книги, осуществляющей только передачу информации, ЭИР способны обеспечивать все компоненты учебного процесса: получение информации, практические занятия и аттестацию. Принципиально отличаются ЭИР от книги и в разделяемом компоненте: вместо описания объектов, процессов, явлений, высокопоточные ЭИ могут дать адекватное представление окружающего мира, приближенное к виртуальной реальности. Низкопоточные сетевые ИР реализуют преимущества коммуникативности и производительности: вместо одной книги используется множество разнообразных источников. В обоих случаях становится возможным получение информации в новой, активно-деятельностной форме – путем познавательного исследования предметной области. Далее, от ЭИР практически полностью зависит содержание модернизации двух других блоков: компьютеры (и сети) подбираются в зависимости от технических характеристик ЭИР, а переподготовка
преподавателей
заключается,
прежде
всего,
в
получении
навыков
использования ЭИР в учебном процессе. Однако,
кроме
использования
продуктов,
созданных
профессиональными
издательствами, желательно научить преподавателя разрабатывать собственные, хотя и более простые, учебные электронные продукты. Решение этой задачи имеет, по меньшей мере, два резона. Отталкиваясь от традиционных аналогов в инфраструктуре и организации образования, можно
сопоставить
профессионально
сделанное
ЭИР
с
книгой,
выпущенной
специализированным издательством. Именно такие книги составляют нынешнюю основу учебных материалов в школе и вузе. Однако, университетский профессор пишет еще «методички» для локального использования, а школьный учитель придумывает контрольные вопросы и (иногда) – новые задачи. Кроме того, оба они излагают теоретический материал на лекции/уроке почти всегда в собственной трактовке. Наконец, многие профессора и отдельные 88
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
учителя рано или поздно приходят в издательство для профессиональной работы по созданию книги. Очевидно, что аналогичные возможности педагоги должны иметь и в эпоху компьютерных технологий обучения. Вторая причина подготовки педагога–созидателя специфична для успеха любого нового дела. В частности, успех информатизации образования в значительной степени зависит от творческой активности педагогического корпуса. Невозможно представить, что отдельная группа сколь угодно продвинутых ученых проработает новые педагогические технологии до уровня воинского устава. Без творческого участия самых широких слоев педагогической общественности информатизация образования просто не состоится. Понятно, что технологии обучения, основанные на использовании ЭИР, значительно легче развивать, представляя электронный продукт «изнутри». Наивно полагать, что все школьные педагоги будут сами себя обеспечивать электронными учебными материалами, достаточно сообразить, сколько учителей пишут полиграфические
учебники.
Трудно
представить,
что
университетский
профессор
собственными руками соорудит ЭИР класса виртуальной лаборатории. Оценка количества разноплановых профессионалов, участвующих в создании мультимедиа электронного издания, ставит все на свои места. Если просуммировать все множество знаний и умений, которые необходимо дать разным специалистам по разработке ЭИР, отчетливо просматривается необходимость открытия нового университета. Можно, конечно, пойти и по такому пути. Чтобы представить себе масштабы бедствия, в Республиканском мультимедиа центре Минобразования России специально сосчитали количество
наименований
программных пакетов,
аналоговой
и
цифровой
аппаратуры, используемых в РМЦ при создании образовательных электронных изданий и ресурсов. Всего насчитали 96 наименований программных инструментальных средств и 43 различных наименований аппаратных средств (43 – только названий, количество единиц – число следующего порядка). Резюмируя, можно сказать, что основа решения задачи подготовки кадров – это ясное представление областей работы профессиональных разработчиков ЭИР и ниш, занимаемых в общем процессе создания электронного контента педагогами-практиками. Соответственно, нужно различать профессиональную разработку ЭИР, разделяемую большой группой разных специалистов, и непрофильную работу над ЭИР, выполняемую априорно одним человеком, иногда – с помощниками из числа учащихся. В целом структура подготовки специалистов по созданию образовательных электронных изданий
и
ресурсов
представляется
существенно
разветвленной,
многоуровневой
и
многопрофильной. 89
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
Всеобщим базисом служат теоретические знания по классификации и педагогическим возможностям ЭИР различных типов, а также эмпирические представления архитектуры и основных характеристик лучших отечественных и зарубежных образцов. Кроме того, всем разработчикам необходимы начальные знания технологического процесса и функционалов программных и аппаратных инструментальных средств. Существенным компонентом базиса являются также основы авторского и смежного права. Следующий уровень подготовки предполагает разделение профессиональных и непрофильных разработчиков. На первый взгляд, обучение непрофильных разработчиков – это компиляция подготовки профессионалов в объемах, доступных для индивидуального усвоения. Однако, по этому пути мы
продвинемся
ненамного
дальше
создания
текстографических
продуктов,
т.е.
иллюстрированных книг в электронном виде. Более перспективное направление – использование открытых мультимедиа систем, рассмотренных во второй главе. В открытой системе педагог-практик опирается на модули, шаблоны и объекты, разработанные специализированными издательствами в интерактивных аудиовизуальных форматах. Тогда при подготовке непрофильных разработчиков можно сосредоточиться на изучении методик выбора вариативов и способов компоновки функционально законченных модулей для решения тех или иных педагогических задач. А наиболее успевающим предложить изучение методов организации интерактивной мультимедиа среды путем заполнения шаблонов заданной архитектуры стандартизованными объектами. И при этом не требовать специальных знаний и навыков программирования и создания мультимедиа компонентов. Вообще говоря, контекст подготовки профессиональных и непрофильных разработчиков ЭИР существенно различается: будущие профессионалы углубляются в методы создания, а непрофильные разработчики – в методы применения ЭИР. Действительно, главная цель переподготовки преподавателя – развитие новых педагогических
технологий
информационного
общества.
Инициирующим
ядром
этих
технологий являются образовательные электронные издания и ресурсы. В этом ракурсе доминантой переподготовки преподавателей является привитие навыков новой методической работы. Спираль развития этих навыков можно попытаться описать следующей последовательностью: первый опыт применения ЭИР в учебном процессе – методическая работа для адаптации процесса – методическая адаптация ЭИР (в том числе – путем создания авторского варианта), и затем – новый виток спирали от достигнутого уровня. Как видим, в качестве разработчика педагог действует лишь на последнем этапе витка, основная часть траектории – преимущественно методическая работа. Соответствующая тенденция должна превалировать и в переподготовке. 90
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
Подготовка профессиональных разработчиков имеет иную направленность. Требуется глубокое погружение в методы создания ЭИР с последующей дифференциацией по узким специализациям. Чтобы представить себе сложную мозаику необходимых знаний, умений и навыков, рассмотрим основы профессиональной разработки электронных изданий и ресурсов. Оглавление
3.2. Структура разработки и команда специалистов Будем рассматривать самый общий случай создания полноценного мультимедиа продукта. В первом представлении структура разработки имеет три уровня: замысел – создание цифровых объектов – сборка продукта (рис. 3.1).
Рис. 3.1. Структура разработки мультимедиа продукта
91
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
•
Замысел определяет, прежде всего, содержательную линию продукта, т.е. предмет
изучения, границы, формы. Вторая составляющая замысла – педагогическая канва, в рамках которой выстраивается методика представления содержания предметной области. Замысел намечает компоненты учебного процесса, поддерживаемые продуктом, состав мультимедиа
контента,
включенные
новые
педагогические
инструменты,
уровень
интерактивности, пользовательский интерфейс. •
Следующий уровень – создание цифровых объектов. Объекты подразделяются на
содержательные мультимедиа компоненты и программные модели. Понятно, что последние требуются в случае, когда замысел включает изучение процессов и явлений, а также реакции представляемых объектов реального мира. Наиболее обширное множество объектов составляют мультимедиа компоненты контента, структуризация которых дана в разделе 1.4. Используемые в продукте символьные и реалистические аудиовизуальные объекты черпают из источников. К ним относятся архивы, библиотеки, издательства, музеи, натурные съемки и звукозаписи. Источники дают исходные материалы: текст в авторском формате, аналоговые фотографии, слайды, негативы, звуко- и видеозаписи. Современные исходные материалы, особенно созданные в процессе разработки, могут быть и в цифровом формате: цифровые магнитофоны, фотоаппараты и видеокамеры, студии цифровой звукозаписи сегодня не являются экзотикой. Как правило, профессиональные мультимедиа издательства располагают такой аппаратурой. Преобразование исходных материалов в цифровую форму дает первичные цифровые материалы. Сканирование фотоизображений и текстов с бумажных носителей, оцифровка видеопоследовательностей и звуков (музыка, речь) приводит аналоговые материалы к одному из цифровых компьютерных форматов. Если исходные материалы изначально были получены в цифровом виде, преобразование заключается в необходимом переформатировании: форматы представления данных в компьютере и, например, в цифровой видеокамере, могут различаться. Кроме того, исходные видеофрагменты требуют предварительного монтажа в связный сюжет. Первичные
материалы,
как
правило,
архивируются
с
возможностью
последующего
использования в других продуктах. Третья
ступень
обработки
дает
окончательную
форму
реалистического
аудиовизуального ряда и символьной информации. В этих форматах, называемых мультимедиа компонентами, они входят в продукт. Чтобы пояснить разницу между первичными цифровыми материалами и мультимедиа компонентами, приведем несколько примеров. Цифровое фото со слайда получают, по возможности, с максимальным разрешением. Огромное количество отдельных точек (пикселей), из которых состоит изображение, и обязательное компьютерное ретуширование обеспечивают высокое качество первичного 92
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
цифрового материала. Однако, такой материал требует очень много места для хранения в памяти компьютера или на компакт-диске. Обычно размер фотографии уменьшают до нужного в
данном
продукте
соответствующим
снижением
разрешения.
Ухудшение
качества
изображения при снижении количества образующих его точек нивелируют коррекцией (цвета, яркости, контрастности и др.). Затем цифровое изображение подвергают сжатию (компрессии информационного объема математическими методами), и уже в этом формате объект является компонентом мультимедиа среды данного продукта. Другой пример – из области звука. Если исходным носителем служит цифровой компакт-диск, замечательный стереозвук придется тоже несколько ухудшить – по тем же соображениям снижения информационного объема. Следом, как правило, идет обязательная компрессия. Итоговый формат представляет мультимедиа компонент. И, наконец, самый простой пример. Текст, как мультимедиа компонент, определяется типом шрифта, версткой и форматом файла хранения. Синтезированные аудиовизуальные объекты создаются в процессе разработки. Вопервых, они используются как основная «ткань» продукта, в которую при сборке «вплетаются» реалистические компоненты. Основные способы создания статического синтезированного визуального ряда – двумерная (2 Dimensions) и трехмерная (3D) компьютерная графика. Во-вторых, моделинг чаще всего применим именно к синтезированным объектам. Моделирующая программа определяет поведение представляемых объектов и процессов, их реакции на воздействия пользователя в интерактивном режиме работы. Но при этом необходимо предусмотреть различные визуальные трансформации, что реально только при синтезе в процессе разработки. Динамическое «оживление» объектов на экране монитора называется анимацией. При этом нужно различать интерактивный анимированный объект, реагирующий, посредством программной модели, на действия конечного пользователя продукта, и интерактив, обеспечиваемый инструментальным программным средством для разработки анимации. В последнем случае созданная анимация для конечного пользователя не интерактивна, как и традиционный мультфильм. Примерно в таком же плане различаются 2D- и 3D- анимации. Не затрагивая здесь существенно различные технологии разработки, отметим, что трехмерная анимация в процессе создания поддерживается той или иной специализированной моделью. Это дает возможность разработчику управлять создаваемым объектом. Однако, в готовом продукте пользователю, чаще всего, передается избранный разработчиком вариант представления объекта в квазитрехмерном пространстве, который, без использования модели поведения, функционально (и по файловому формату) неотличим от обычного видео. 93
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
Синтезированный (MIDI) звукоряд используется преимущественно как фоновый. Достоинства
MIDI-музыки
–
малый
информационный
объем/поток,
программная
управляемость – особенно ценны для низкопоточных сетевых ресурсов. Существенным преимуществом является также технологическая доступность MIDI, позволяющая создавать авторскую музыку хорошего качества без привлечения музыкальных коллективов или лицензирования записей музыкальных издательств. Здесь будет уместным подчеркнуть, что получение исходных материалов для реалистического
аудиовизуального
ряда
возможно
только
путем
приобретения
соответствующих лицензий у источников (см. рис. 3.1). То же относится и к текстам, копирующим книжные. Символьная информация, созданная в процессе разработки, оплачивается в обычном порядке вознаграждения за выполнение служебного задания, равно как и синтезированные аудиовизуальные компоненты контента или реалистические материалы натурной съемки и звукозаписи. •
Третий структурный уровень разработки – сборка (монтаж, агрегация) мультимедиа
продукта – представляет собой самостоятельную, достаточно сложную задачу. Мультимедиа среда характеризуется высокой степенью связности объектов, которые нужно не просто разместить на экране, как, скажем, при верстке книги. В мультимедиа продукте, кроме видимой плоскости экрана, имеется, по меньше мере, еще два слоя: моделинг и программа-реализатор. Моделинг обеспечивает не только отклик данного объекта на действие пользователя, но и возможные реакции совокупности представленных объектов при изменении параметров рассматриваемого. Например, активизацию других объектов, изменение их вида или местоположения, появление нового объекта и т.д. Кроме того, могут моделироваться процессы, требующие
использования
сложных
математических
моделей,
которые
захватывают
значительные ресурсы компьютера. Программа-реализатор обеспечивает функционирование продукта в целом. От нее в значительной степени зависит уровень интерактивности, определяющий самое ценное для учащегося качество электронного образовательного продукта – активно-деятельностную форму обучения. Именно в силу интерактивности программный базис мультимедиа продукта не стоит называть «проигрывателем» (pleer) или искать другой синоним из области устройств воспроизведения линейных последовательностей. При сборке объединяются все три «слоя» мультимедийной интерактивной среды: цифровые объекты, моделирующие программы и программа-реализатор. Сам процесс сборки может быть в той или иной степени автоматизирован. Чаще всего программные инструменты поддержки сборки мультимедиа продукта включаются в состав оболочек, которые мы рассмотрим чуть позже. Сейчас сосредоточимся на программе-реализаторе, управляющей 94
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
мультимедиа средой в интерактивном взаимодействии с пользователем. Понятно, что выбор реализатора зависит от сложности замысла, глубины приложения новых педагогических инструментов, спектра функциональных возможностей продукта. Наибольшие возможности для воплощения практически любого замысла дают реализаторы, написанные на языках высокого уровня (ЯВУ): С++, Visual C++, Visual Basic, Pascal и др. По существу, в этом случае программа-реализатор строится под конкретный продукт, поэтому нет ограничений для полета фантазии, воплощается любая методическая идея, оригинальный способ представления предметной области. Кроме того, продукты, построенные на программируемом реализаторе, значительно менее требовательны к ресурсам пользовательского компьютера. На практике это означает, что они устойчиво работают на маломощных
компьютерах,
а
на
достаточно
мощных
ПК
отличаются
высокими
эргономическими показателями (время отклика на запрос, качество аудиовизуальных компонентов и т.д.). Понятно, что за широкие возможности приходится расплачиваться временем разработки и высокой квалификаций программистов. Итак, достоинствами программы-реализатора, подготовленной на языке высокого уровня, является отсутствие ограничений в замысле продукта и экономия ресурсов воспроизводящего
компьютера,
недостатками
–
высокая
стоимость
и
длительность
программирования. Другую группу реализаторов составляют так называемые оболочки. Если сравнить две программы, разработанные на ЯВУ для двух совершенно разных продуктов, можно обнаружить много одинаковых по функциям блоков, зачастую реализуемых совершенно одинаковыми программными
модулями.
Простым
примером
могут
служить
элементы
навигации,
стандартные сервисы, используемые во всех продуктах и т.д. Более глубокий анализ приведет к некоторой обобщенной матрице функций, выполняемых в различных мультимедиа продуктах. Если один раз написать все программные модули, реализующие эти функции, то очередной новый продукт не потребует программирования эксклюзивного реализатора. Понятно, что теоретически универсальная матрица программных модулей может быть необозримо большой, но тогда теряется ее смысл. Поэтому на практике каждое мультимедиа издательство ограничивает матрицу по своему усмотрению, определяя некоторую линию продуктов единого стиля, который впоследствии именуется «фирменным», а избранная матрица – «программной платформой». Однако
разрозненные
программные
модули
для
очередного
продукта
нужно
скомпоновать, объединив связями. На этом этапе опять требуется использование языков высокого уровня. Естественно, снова возникает идея проанализировать действия программиста, найти общие элементы и формализовать их описание некоторым метаязыком. Метаязык характеризуется тем, что одно его «слово» объединяет в заданной последовательности 95
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
несколько инструкций ЯВУ. Обычно метаязык использует простые для понимания конструкции традиционного языка общения между людьми. Тогда, в отличие от традиционного программирования, при взаимодействии с компьютером отпадает необходимость углубленного изучения «логики машины». Ясно, что этот язык будет много проще языка инструкций, скажем, С++, и воспользоваться им смогут значительно менее подготовленные люди. Как следствие, становится реальным создание инструментального средства компоновки мультимедиа продуктов, которое в профессиональном коллективе значительно повышает производительность труда программиста, точнее – компоновщика. Кроме того, открываются возможности использования подобного инструмента вне профессиональной среды. Director, Authorware Professional, Multimedia Toolbook, Hyper Card и другие оболочки достаточно успешно
используются
и
крупными
издательствами,
и
небольшими
любительскими
коллективами. В общем случае оболочка включает три крупных программных компонента: инструментарий для автоматизации сборки мультимедиа продукта, программу-реализатор, конфигурация которой выстраивается в процессе сборки, и некоторые средства упрощенной разработки мультимедиа компонентов контента. Если такие средства в составе оболочки имеются, то, наряду с упрощением программной части разработки, существенно облегчается создание мультимедиа компонентов (естественно, со значительными ограничениями). В этих условиях кажется возможным создание мультимедиа продукта одним только авторомспециалистом предметной области. Поэтому часто оболочки называют авторскими системами, хотя на практике закон перехода количества (участников разработки) в качество (продукта) пока не нарушался. В целом, достоинствами оболочек являются значительное удешевление и сокращение сроков сборки мультимедиа продукта, недостатками – ограничения замысла и способов представления предметной области, а также повышенные требования к компьютеру пользователя. Действительно, в любом случае оболочка – это некоторый штамп, использующий жестко определенные
схемы
компоновки.
С
одной
стороны,
оболочка
является
средством
индустриализации производства, с другой – «конвейерные» продукты могут не удовлетворять широкие запросы пользователей, не поспевая за стремительным прогрессом компьютерных технологий обучения. Можно, конечно, постоянно наращивать функциональные возможности оболочки, расширяя матрицу программных модулей и вводя все новые компоновочные конструкции. Но тогда метаязык может сравниться по сложности с языком программирования – «от чего ушли, к тому
и
пришли».
Очевидно,
необходимо
найти
разумный
компромисс
между
индустриализацией производства, решающей проблему количества, и функциональными 96
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
возможностями, определяющими качество образовательных ЭИР. Скорее всего, этой задаче соответствует совокупность частных решений, каждое из которых удовлетворяет определенной комбинации требований. Например, очень дорогие в производстве мультимедиа компьютерные игры выпускаются однотипными сериями, каждая из которых базируется на собственной программе-реализаторе, которую принято называть «engine» (двигатель, инструмент, средство). В каждой серии достигаются высокие потребительские качества продуктов, а наличие у разных производителей различных engine обеспечивает необходимое разнообразие. Подобный подход для образовательных ЭИР также представляется разумным. Однако, требуется взвешенность, соотнесение установочных решений и получаемых результатов. Очень простая, всем доступная и высокопроизводительная оболочка даст и очень простые (текстографические) продукты. Тогда преимущества индустриального производства (продуктов много) будут ощутимы для профессионального и послевузовского образования, но дадут близкий к нулю эффект в школе, где электронные копии широко распространенных учебников востребованы не будут. Проблема массового производства высококачественных мультимедиа продуктов для общего образования не исчерпывается выбором тех или иных программных оболочек. Требования интероперабельности и адаптивности, обеспечение доступности и вариативности изменяют размерность задачи. Необходимы новые архитектурные предложения, которые позволят решать задачи унификации и стандартизации, лежащие в основе индустриального подхода, не в ущерб мультимедийности, моделингу и высокому уровню интерактивности – основным педагогическим преимуществам электронных продуктов для общего образования. Третью группу программ-реализаторов составляют броузеры (Explorer, Mozilla, Opera, Netscape и др.) для сетевых продуктов. Первоначально броузеры предназначались для демонстрации текстографических информационных ресурсов с гипертекстовыми ссылками на языке HTML (Hypertext Markup Language). Однако, в последнее время XML (extensible Markup Language - расширяемый язык разметки) и, особенно, специализированные программные системы Java и Flash расширили возможности использования мультимедиа в сети. •
Анализ
структуры
разработки
дает
возможность
представить
коллектив
специалистов, составляющих единую команду, нацеленную на создание определенного электронного продукта. В первом приближении очевиден необходимый минимум разноплановых специалистов, обеспечивающий приемлемое качество продукта. Это специалист предметной области, которой посвящен продукт, специалист по разработке мультимедиа компонентов, программист и лидер команды – постановщик. 97
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
На практике при разработке серьезных электронных продуктов каждое направление работ ведет несколько человек с углубленной специализацией. Так, специалист-предметник далеко не всегда является педагогом и, чаще всего, плохо представляет методические возможности мультимедиа среды. А в предметном направлении нужно решить, по меньшей мере, три основных задачи. Первая задача традиционна – научная достоверность представления предмета. Здесь отсутствует специфика электронного продукта. Вторая задача – дидактическая последовательность (в интерактивной среде – нелинейная) изложения материала и соответствующая методика применения электронного продукта в учебном процессе. По существу, уже при создании ЭИР нужно продумывать методическое сопровождение, рекомендующее преподавателю (или учащемуся) способы его применения. Эти рекомендации будут служить базисом, опираясь на который учитель сможет развивать новые педагогические технологии, а учащийся – способы организации своей учебной работы. Третья задача не уступает по сложности второй – необходимы творческие идеи по новым способам представления предметной области с помощью компьютерных инструментов – интерактива, мультимедиа, моделинга, коммуникативности, производительности. Многолетний опыт работы показывает, что переход от книжной культуры к экранной, умение мыслить образами и представлять предметную область в интерактивных моделях – огромная проблема. Как правило, опорой предметнику здесь становится опытный постановщик. На практике, чтобы научиться ориентироваться в интерактивной аудиовизуальной среде, требуется около года, причем получается это далеко не у всех. В целом, количество специалистов-предметников, педагогов, компьютерных методистов в реальных разработках колеблется от нескольких единиц до десятков человек. Если вы обратили внимание, словосочетание «специалист по разработке мультимедиа компонентов» в минимальном перечне не выделено курсивом как терминологическое. Дело в том, что такого термина просто нет, скорее это некая условная еденица, объединяющая, как минимум, три разных группы специалистов: •
компьютерных художников;
•
аудио/видео инженеров;
•
программистов.
В свою очередь, внутри каждой группы требуются более узкие и глубокие специализации. Действительно, множество аудиовизуальных объектов в ЭИР так велико, что требовать, например, от художника одинаково хорошо владеть методами создания, скажем, двумерной (2D) графики и трехмерной (3D) анимации попросту нереально. Достаточно представить себе, что в обеих специализациях используется до десятка сложных программных 98
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
пакетов, не говоря уж о совершенно разной эстетике создаваемых мультимедиа компонентов. Итак, пройдем по узким специализациям. Художники-графики, занимающиеся статическим синтезированным визуальным рядом, должны
быть
хорошо
подготовлены
в
части
растровой
и
векторной
графики,
инструментального ПО для создания как RGB изображений (на экране), так и CMYK (полиграфическое оформление продукта). В их задачу входит окончательная компоновка композиций на экране монитора, объединение реалистических и синтезированных, статических и динамических компонентов визуального ряда. Как правило, специалисты такой квалификации выступают в роли главных художников мультимедиа проектов. Фотохудожники имеют два основных направления деятельности: –
создание
исходного
реалистического
визуального
ряда.
Включает
традиционное фотографирование (в аналоге и в цифре) и панорамные съемки. Последнее
требует
специализированной
аппаратуры
и
знания
соответствующих программных средств; –
обработка аналоговых изображений и монтаж панорам. Требует знания аппаратуры,
программных
средств
многослойного
представления,
компьютерного ретуширования изображений, компоновки панорам для интерактивного изучения и т.д. Аниматоры, как правило, тоже специализируются: –
2D
анимации
инструментария
близки на
к
традиционному
порядок
шире.
«мультику»,
Например,
однако
существенно
спектр разнятся
возможности и, соответственно, инструменты векторной и растровой анимации; –
3D анимации опираются на совершенно другой аппарат, включающий каркасные и другие модели, рендеринг («натягивание» материала на каркас) и перегонку в видеоформаты.
Аудиоинженеры (специалисты по звукоряду) должны быть подготовлены в части: –
создания аналогового звука (речь, музыка), преобразования его в цифровые форматы и цифровой обработки звуковых файлов (микширование, монтаж, компрессия);
–
создания
синтезированного
(MIDI)
звука,
имеющего
значительные
преимущества по объему хранения и цифровому потоку при воспроизведении. Видеоинженеры должны владеть: –
съемкой аналоговой и цифровой камерой, включая владение светом и цветом, необходимое профессионалу; 99
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
–
аналоговым и цифровым (нелинейным) видеомонтажом с преобразованием в компьютерные цифровые форматы;
–
методами компрессии цифровых видеоформатов.
Поскольку у нас нет намерений запутать читателя незнакомой терминологией, в приложении 3 дан краткий справочник по компонентам мультимедиа. Его можно использовать по мере поступления вопросов, возникающих в практике разработок. Сборку электронного продукта осуществляют программисты. Методы, приемы работы, используемые инструментальные средства составляют значительное множество, которое можно разбить на три сектора: –
Web-программисты специализируются на низкопоточных ЭИР (HTML – тексты, простейшие графика и фото). Существенно знание XML – описаний данных, Java – расширений среды от текста к визуальным (в том числе – интерактивным) компонентам, а также владение методами векторной Flashанимации;
–
монтажеры, работающие в оболочках, имеют высокую производительность труда, но за счет ограничений функциональных возможностей продукта и повышенных требований к компьютеру пользователя. Главное внимание при монтаже (строго говоря, это не совсем программирование) должно быть уделено преодолению ограничений, накладываемых на ЭИР оболочкой;
–
самой
высокой
квалификацией
должны
обладать
программисты,
воплощающие программу-реализатор ЭИР на языках высокого уровня. Наряду со знанием языка программирования, сборка мультимедиа продукта требует освоения специализированных возможностей операционной системы. Важным компонентом квалификации программиста на ЯВУ является также владение ресурсосберегающими приемами работы. Лидером команды является постановщик. Его деятельность можно разграничить по трем основным направлениям: –
организация работы (технология и экономика);
–
творческое взаимодействие с предметными специалистами с целью генерации креативных
предложений
по
представлению
предметной
области
в
разрабатываемом ЭИР; –
постановка задач членам команды (в том числе – узким специалистам) по разработке компонентов и монтажу ЭИР.
Как видим, постановщик - это многогранный специалист и творческий человек, от таланта которого зависит, в конечном итоге, уровень созданного ЭИР. Понятно, что постановщик, как и предметник, крайне редко объединяет все функции в одном лице. Либо он 100
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
работает
со
множеством
ассистентов,
либо
происходит
разделение
функций
по
специализациям. Например, в зарубежных электронных издательствах комплекс задач по перечисленным направлениям решает группа управления проектом: продюсер, креативный директор, менеджер. Следует отметить, что взаимодействие членов команды, распределение между ними функций в значительной степени зависят от объема и сложности разработки, квалификации исполнителей. Иногда разделение функций имеет динамический характер в процессе создания ЭИР. Однако, это нисколько не напоминает хаос – функциональные границы четко обозначены и
единственным
вопросом
комплектования
команды
является
соотношение
спектра
профессиональных навыков, требуемых для воплощения всех элементов замысла, и квалификации (глубины и универсальности) специалистов. Чтобы оценить общее количество специалистов, принимавших участие в создании опубликованного мультимедиа продукта, достаточно посмотреть соответствующий раздел («Об авторах» или «About»). Легко убедиться, что профессиональный коллектив включает несколько десятков человек самого широкого спектра специализаций. С другой стороны, бытует представление, что, например, Web-сайт разрабатывает один человек, именуемый Web-мастером. Это не так. Во-первых, сайт – один из самых простых (как правило – текстографических) продуктов. Во-вторых, его контент после разработки программно-графической
основы
становится
проблемой
владельца.
Вот
и
появился
«специалист предметной области». Наконец, Web-мастер объединяет две функции – компьютерного художника и программиста. Это возможно до тех пор, пока графический дизайн очень прост, а «программирование» сводится к знанию HTML. Как только замысел усложняется, требуется разделение функций. Поэтому хорошо подготовленные сетевые продукты разрабатываются профессиональными студиями, структура которых соответствует описанной выше. Оглавление
3.3. Этапы и документирование работ Структура разработки мультимедиа продукта, рассмотренная в предыдущем разделе, в значительной степени определяет последовательность действий команды специалистов. •
На первом этапе формирования замысла продукта необходимо участие ведущих
специалистов проекта:
предметника,
постановщика,
главного
художника
и главного
программиста. Документ, который они должны подготовить, называют общим сценарием (иногда – основным, структурным или литературным). 101
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
Прежде всего, общий сценарий определяет тематику, дает представление о составе изучаемых блоков и разделов предметной области, архитектуре продукта, методах организации интерактива, использовании моделинга, коммуникативности и др. Вторая задача этого сценария – определение общего графического стиля, основных контуров пользовательского интерфейса, выбор программы-реализатора и т.д. Третья
часть
общего
сценария
посвящена
оценке
технических
параметров:
информационного объема продукта, рамочных соотношений между группами компонентов, минимальных требований к компьютеру пользователя и др. Основная сложность документирования мультимедиа проекта заключается в том, что на бумаге
требуется
в
описательной
линейной
форме
представить
интерактивную
аудиовизуальную среду с нелинейной навигацией. Простая аналогия заключается в представлении объемной фигуры на плоскости. Инженерная графика решает эту проблему путем использования трех проекций. Но и этого не всегда достаточно – если делать чертеж сложной детали, на каждой проекции приходится давать дополнительные разъяснения, например, в виде частичных разрезов, сечений и т.п. Примерно такой же способ проекций многомерного описания на несколько сценариев используется при разработке ЭИР. •
На втором этапе в разработку включается вся команда. Основным руководящим
документом при этом является компонентный сценарий. Детализируется структура и содержание разделов продукта, вырабатываются основные идеи по методам представления предметной области в интерактивной мультимедиа среде. Описываются функциональные возможности продукта и действия пользователя. Детализируется структура интерфейсов («экран за экраном», «сцена с мизансценами» и другие способы описаний). Намечаются основные связи между цифровыми объектами и структура нелинейной навигации. В соответствии с компонентным сценарием создаются все необходимые мультимедиа компоненты и моделирующие программы. Параллельно начинается работа над выходной документацией: инструкцией пользователя и методическими указаниями по применению продукта в учебном процессе. •
Третий этап – сборка электронного продукта. Документальной основой этого этапа
является рабочий сценарий. Рабочий сценарий в основном предназначен для программистов и их помощников. В нем детально описывается блок-схема продукта, уточняются все связи между цифровыми объектами в каждой сцене. Прописываются все элементы навигации, все возможные реакции на действия пользователя. Составляется перечень реализуемых сервисов (подсказки, справки, индивидуальные траектории и т.п.). •
Четвертый этап посвящен подготовке к публикации (тиражированию на локальных
носителях или установке на сетевой сервер). Прежде всего, это достаточно сложное и длительное тестирование и отладка. В процессе выходного тестирования анализируются как 102
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
программные, так и содержательные компоненты продукта, а также проверяются все возможные связи, переходы и т.п. Устраняются все ошибки: дефекты программных модулей, технические и содержательные искажения аудиовизуальных компонентов и так далее, вплоть до опечаток в текстах. Кроме того, на выходном этапе оформляется сопроводительная документация: инструкция и лицензия пользователя, методические указания по применению. Одновременно для тиражируемых электронных изданий готовится полиграфическое оформление. •
Однако, завершение разработки не означает отделения продукта от создателей. Так
же, как ребенок в течение всей жизни не расстается с родителями, электронное издание/ресурс требует сопровождения создателей. Это – пятый этап, этап жизненного цикла мультимедиа продукта. Из теории программных систем известно, что в любой серьезной компьютерной программе всегда можно найти более или менее значительные ошибки. Содержание продукта нуждается в своевременном (неважно, частом или крайне редком) обновлении контента. Наконец, образовательные ЭИР должны соответствовать текущему уровню развития компьютерных технологий обучения. Все эти факторы определяют совокупность работ по сопровождению ЭИР. К ним добавляются еще заключения по результатам апробации, необходимой для всех новых образовательных продуктов (см. следующую главу). В основе сопровождения лежит, разумеется, обратная связь с пользователями. Для тиражируемых продуктов это так называемая «горячая линия» для ответов на вопросы и сбора замечаний, которую издатель организует чаще всего по телефону. В результате накопления информации от пользователей, отслеживания изменений в предметной и методической областях создаются предпосылки к изданию новой версии. Что касается сетевых продуктов, Internet решает вопросы связи с пользователями еще шире: возможен не только ответ на конкретный вопрос или учет замечаний, но и оперативное дополнение сопроводительной документации, а также быстрая модернизация контента. Однако,
вернемся
к
основному
производству.
Мы
рассмотрели
линейную
последовательность этапов разработки. Этот вариант в зарубежных публикациях иногда называют «схемой водопада». Довольно точная метафора: исходный поток – замысел разбивается на струи и брызги (модели и компоненты) и снова собирается в русле (готовый продукт
под
управлением
программы-реализатора).
«Схема
водопада»
подразумевает
заблаговременную подготовку соответствующих сценариев и их последовательное воплощение. Все было бы хорошо, если бы мы снимали кино. Там есть автор сценария, последовательность сцен с расписанными репликами, задача режиссера – творческая интерпретация. Понятно, что в творчестве не все так просто, иначе не было бы режиссеров гениальных и рядовых. 103
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
В случае интерактивной мультимедиа среды дело обстоит еще сложнее. Во-первых, нет и не может быть одного автора сценария – представить столь сложный проект способна только группа специалистов различных областей. Во-вторых, попытку переноса проекционных методов инженерной графики в область виртуальной реальности (три сценария) нельзя считать полностью удачной: интерактивная мультимедиа среда очевидно большей размерности. А человек многомерным мышлением попросту не обладает. В-третьих, многолетний опыт разработки мультимедиа продуктов приводит к убеждению, что это процесс в принципе рекурсивный. Действительно, имеется множество примеров, когда при сборке выясняется несовместимость
(физическая,
функциональная,
художественная,
эргономическая)
мультимедиа компонентов. На практике это означает возврат к началу технологической цепочки, а зачастую – и существенные изменения в сценариях. Предусмотреть все заранее не удается по той же причине трехмерности (в лучшем случае) нашего мышления. Попытка ухода от перечисленных проблем породила несколько иную схему разработки мультимедиа продуктов. В зарубежной литературе ее называют «схемой спирали». По существу, речь идет об итерационном процессе, только в математике итерации обычно приводят в точку (решения), а в данном случае, наоборот, расширяют мультимедиа среду. На первом этапе в такой схеме изготавливается действующий прототип электронного мультимедиа продукта. В конечном итоге его создание требует тех же шагов, что и в «схеме водопада», просто шаги «мелкие», позволяющие с минимальными затратами подготовить небольшой, но функциональный продукт. Анализ прототипа дает исходные данные для следующего витка разработки. На каждом витке спирали продукт расширяется по объему, функциям, возможностям. Параллельно совершенствуются сценарные проработки, которые выполняют теперь экстраполяционные функции: на основе анализа накопленного материала формулируется предписание на шаг (виток) вперед. В отечественной и зарубежной практике мультимедиа разработок используются обе описанные схемы, а также ряд комбинированных решений. Видимо, методы организации разработок будут постоянно развиваться. Главное – отчетливо понимать (и суметь объяснить заказчику), что конечный продукт отличается от сценарного замысла (технического проекта) вовсе не из-за низкой квалификации его создателей, скорее, наоборот, благодаря их творческому и добросовестному отношению к делу. Оглавление
104
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
Глава 4. Качество электронных образовательных продуктов 4.1. Подходы к оценке качества Слово «качество» знакомо каждому человеку. Однако, именно широкое использование этого термина в обыденной жизни, наша уверенность в самостоятельной оценке товара, продукта, услуги при ближайшем рассмотрении оказывается недостаточно обоснованной. Выясняется, что претендовать на объективность (например, в споре с производителем) можно при выполнении, как минимум, двух условий: необходимо отчетливо представлять технологию анализа качества и иметь вполне конкретные критерии оценки на каждом этапе. Очевидно, что технология и критерии оценки значительно зависят от предмета изучения. Нас интересует предметная область, лучше всего характеризуемая английским термином software. Важно разделить «software» на программные и содержательные (контентные) продукты. Последние, разумеется, функционируют на компьютере под управлением некоторого программного модуля (СУБД, программы-реализатора ЭИР и т.д.), но их главная функциональная нагрузка – представление пользователю содержания некоторой предметной области, в отличие, скажем, от управления (драйвер), или проектирования (САПР) некоего устройства, моделирования объекта или процесса (моделирующие программы). Под содержанием (контентом) подразумевается совокупность теоретических знаний, практических навыков и умений, образующих компетенцию в данной предметной области. Заметим, что определение «содержательный» продукт не стоит подменять находящимся сегодня на слуху термином «информационный»: лабораторию, тренажер по решению задач, контрольно-тестирующий
модуль
трудно
назвать
информационным
(в
традиционном
понимании) электронным продуктом. Повышение уровня адекватности представления реальности путем интеграции возможностей интерактива, мультимедиа и моделинга приводит к комплексным
тренажерам
предметной
области.
Такой
продукт
представляет
собой
исследовательскую среду, где действия пользователя, как и в реальных условиях, разделить на информационные, практические и аттестационные компоненты уже затруднительно. Широко используемым механизмом оценки качества множества продуктов, в том числе – программных, является сертификация. В кратком изложении это проверка качеств (параметров, характеристик, функций и т.д.) на соответствие критериям, стандартам и правилам, установленным отраслевыми, государственными и международными соглашениями. Но для оценки интеллектуальной, содержательной продукции сертификация не подходит. Дело в том, что сертификация подразумевает запрещение распространения. Не сертифицированный монитор портит зрение, колбаса может вызвать отравление. Сертификация программного продукта гарантирует его работоспособность, выполнение всех функций, 105
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
совместимость с другими программами, используемыми на географической территории или в логической среде, на которые распространяется действие сертификата. Однако, ни в одной стране мира не выдается сертификат на содержание книги, газеты, видеокассеты, компакт-диска. Сертификация контента имеет другое название – цензура. Понятно, что Конституции многих стран, в том числе Российской Федерации цензуру не приемлют. Итак, запрещать контент нельзя, но зато его можно рекомендовать. Собственно, механизм рекомендаций Министерства образования действует в России более ста лет. Гриф «Рекомендовано Министерством образования» украшает множество школьных учебников, рекомендации Учебно-методических объединений или Ученых советов вузов широко распространены в профессиональном образовании. Рекомендации выдаются на основе экспертизы. Например, школьные учебники рассматриваются Федеральным экспертным советом Минобразования. Таким образом, оценка качеств образовательных электронных изданий и ресурсов должна производиться путем экспертизы, в результате которой ЭИР можно допустить или рекомендовать к использованию в организованном учебном процессе. Пользователю важно понимать, что электронный продукт, не имеющий официального грифа «Допущено…» или «Рекомендовано…» – не обязательно плохой или даже вредный. Однако, именно наличие рекомендации специалистов дает уверенность в приемлемом, по меньшей мере, качестве ЭИР. Оглавление
4.2. Комплексная экспертиза ЭИР Электронное издание или сетевой информационный ресурс представляет собой сложный продукт, в котором интегрируются достижения современной техники, содержание по предметной области и методика обучения, дизайн и художественные качества. Действительно, по сравнению с книгой, для воспроизведения ЭИР требуется определенный программнотехнический комплекс, ЭИР включает информацию во всех известных на сегодня видах представления:
текст,
комбинированные
речь,
музыку,
интерактивные
фото,
компоненты
видео,
графику,
виртуальной
анимацию,
реальности.
а
также
Электронное
мультимедиа издание/ресурс – не просто сложная научно-техническая продукция, это еще и полнота содержания, методические находки, это высокий уровень творчества, настоящее искусство. Переход от экспертизы книги к экспертизе электронного издания/ресурса аналогичен выходу с плоскости в многомерное пространство. Естественно, что педагогические, 106
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
методические, творческие возможности в этом пространстве выше на порядок, но тем сложнее определить технологию и критерии качества продукта. В основу технологии экспертизы и критериев оценки электронных изданий и ресурсов положен опыт Федерального экспертного совета по учебным электронным изданиям Минобразования России, опыт проведения российских фестивалей и конкурсов CD-ROM, а также принятые в мире критерии оценки на международных мероприятиях («Milia», «Festival Audiovisuel International» и др.). В части содержательной экспертизы использовался также многолетний опыт работы Федерального экспертного совета по учебному книгоизданию Минобразования России. В результате разработана технология, при которой ЭИР подвергается комплексной экспертизе, включающей: •
техническую экспертизу;
•
содержательную экспертизу;
•
экспертизу дизайн-эргономики.
Таким образом, каждое ЭИР должны исследовать, по меньшей мере, три эксперта разных профилей (на практике по 2-3 эксперта каждого профиля, всего от 6 до 9 человек). Каждый из них заполняет соответствующий Аттестат экспертной оценки, дает оценку рассмотренных качеств продукта в баллах. Действующие на сегодня аттестаты комплексной экспертизы приведены в приложении 4. Техническая экспертиза оценивает работоспособность ЭИ на программно-технических комплексах различных (по меньшей мере – трех) конфигураций. При этом рассматриваются: –
установка/удаление продукта в системе (требуемая память, вторжение в предустановки ОС, корректность автоматической установки стандартного ПО, восстановление предустановок ОС при деинсталляции, удаление собственных элементов и пр.);
–
функциональное тестирование (работоспособность активных зон, всех заявленных функций, логических переходов, ресурсоемкость и пр.);
–
качество программной реализации (поведение при провокациях, при запуске параллельных приложений, скорость отклика на запросы и пр.).
Содержательная экспертиза направлена на оценку полноты содержания в предметной области, педагогических качеств ЭИ в традиционной интерпретации. Рассматривается позиционирование издания по виду, предмету, составу материала, характеристики по сравнению с ближайшими аналогами. Аттестат содержательной экспертизы включает: 107
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
–
оценку объема материала и степени разработки темы (соответствие обязательному
минимуму
по
Федеральным
стандартам,
актуальность,
новизна, оригинальность и пр.); –
оценку
содержания
в
целом
(фактографическая,
идеографическая,
прагматическая содержательность, фоновое культурное знание, формирование целостной картины и пр.); –
педагогическую оценку (соответствие интересам преподавателя, обучаемого, организация материала, культурологическая составляющая и пр.);
–
методическую состоятельность продукта (оценка используемых методик, системы контроля, соответствие принципам вариативности и пр.).
Экспертиза дизайн-эргономики электронного издания отвечает на главный вопрос: эффективно ли данное издание/ресурс в электронном исполнении? Иначе говоря – нужно ли было делать электронное издание или проще и лучше было бы выпустить книгу. Основное по существу этой экспертизы – искусство разработчиков, их умение использовать новые педагогические инструменты компьютерных технологий обучения – интерактив, мультимедиа, моделинг, коммуникативность, производительность в тех или иных сочетаниях. Действительно, если например, скопировать на CD школьный учебник, можно прогнозировать
положительные
отзывы
технической
и
содержательной
экспертизы.
Техническая экспертиза вряд ли найдет существенные изъяны в простом текстовом электронном
продукте,
где
программой-реализатором
служит
стандартное,
широко
используемое во всем мире программное обеспечение (например, Acrobat Reader). Эксперту предметной области трудно будет возражать против предметного содержания, копирующего текст рекомендованного Минобразованием учебника. А в целом такой электронный продукт, скорее всего, не имело смысла делать – книга намного удобнее. Дизайн-эргономическая экспертиза должна это доказать. Очевидные аргументы, конечно, заключаются в том, что полиграфический прототип много проще, не требует компьютера, может использоваться в любых условиях и значительно менее вреден для здоровья. А если авторы включили в ЭИ десяток тестов и, кроме того, утверждают, что листание страниц – это архаичный способ навигации? Тогда требуется детальный анализ применения новых педагогических инструментов, которые дает нам компьютер: интерактива, мультимедиа, моделинга, коммуникативности и производительности. В данном случае претендовать хотя бы на интерактив и повышение производительности пользователя очень трудно. Практически имитируется то же листание страниц, просто программа-реализатор дает точный переход на нужную страницу с первой попытки. Выбор из 108
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
текстового меню верного варианта ответа на вопрос также является самым примитивным использованием интерактивного режима работы. В то же время, нет сомнений в целесообразности применения компьютера для воспроизведения текстовых продуктов в глобальной компьютерной сети при соответствии второй аксиоме ЭИР – ресурс не дублирует имеющуюся у пользователя книгу. По существу, это основной принцип электронной библиотеки. При этом активно используются два из пяти инструментов
компьютерных
технологий
обучения
–
коммуникативность
и
производительность. Сравнивая выводы по электронной копии широко распространенного учебника и ресурсам электронной библиотеки, убеждаемся, что эффективность применения компьютера для текстовых образовательных продуктов можно оценить путем формального анализа на предмет использования инструментов КТО. Понятно, что большинство образовательных электронных изданий и ресурсов значительно богаче по палитре идей и вариантам использования новых педагогических инструментов. Значительно трансформируются методики представления предметной области, опирающиеся на новые возможности. Педагогические качества электронного продукта тоже нужно рассматривать с иных позиций: сами педагогические технологии для эффективного использования ЭИР изменяются. Вот здесь и начинается собственно экспертиза дизайнэргономики. Прежде всего, следует отметить, что понятие дизайна и эргономики в данной экспертизе значительно шире традиционного толкования. Так, кроме композиции и цветовой гаммы, качество дизайна электронного издания в значительной степени определяется качеством производства мультимедиа компонентов – фото, видео, анимации, звука и т.д. Дизайн – это архитектура продукта и его конструктивное исполнение в многомерном пространстве
интерактивного
аудиовизуального
представления
предметной
области.
Собственно, это следует из названия экспертизы, если вспомнить изначальное смысловое значение английского слова design – замысел, проект, цель. По С.И. Ожегову «дизайн – конструирование вещей, машин, интерьеров, основанное на принципах сочетания удобства, экономичности и красоты» Эргономика, кроме традиционной читаемости шрифтов и цветосочетаний, включает разностороннюю оценку организации интерактивного режима работы с продуктом, уровень активности
пользователя
и
комфортности
при
работе
с
данным
электронным
изданием/ресурсом. И, самое главное, в задачу дизайн-эргономической экспертизы входит оценка методических
находок
и
педагогической
целесообразности
создания
данного
ЭИР.
Компьютерный продукт использует новые педагогические инструменты. Это дает создателям 109
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
ЭИР значительно большие возможности для творческой передачи знаний, умений, навыков. Оценка
уровня
реализации
этих
возможностей
является
главной
задачей
дизайн-
эргономической экспертизы. Аттестат экспертизы дизайн-эргономики включает оценку: –
аудиовизуальных средств и моделинга (полнота использования и гармония средств мультимедиа, оригинальность и качество мультимедиа компонентов, уровень моделирующих программ и пр.);
–
организации интерактива (способы передачи реакций сторон, оригинальные приемы, интеграция интерактива с мультимедиа и моделингом и пр.);
–
эргономики,
комфортности
для
пользователя
(интуитивная
ясность,
дружественность, удобство навигации и пр.); –
простоты использования.
После завершения трех экспертиз и обсуждения Аттестатов на экспертном совещании заполняется сводная форма – Акт экспертизы ЭИ, в котором указывается общая оценка качеств продукта в баллах. В результате возможно составление рейтингового списка электронных изданий, отвечающего на волнующий практически всех вопрос: «что (сегодня) получше?». Аккуратная формулировка вопроса, конечно, связана с известной субъективностью любой экспертизы. Однако случаи, когда установленный рейтинг разных продуктов одной компании совпадал с качественной оценкой самих разработчиков, позволяют надеяться на достаточную объективность подхода. Оглавление
4.3. Апробация новых образовательных продуктов Выше мы рассмотрели методологию экспертизы образовательных электронных изданий и ресурсов. Как и любая экспертиза, комплексная экспертиза образовательных ЭИР нацелена на оценку потребительских качеств издания/ресурса, проводимую компетентными, хорошо ориентирующимися в своей области людьми – специалистами. Уже в первом приближении ясно, что оценки технических, содержательных, дизайн-эргономических качеств поотдельности не всегда гарантируют адекватную оценку продукта в целом. Но, даже если это и так
с
точки
зрения
специалистов,
конечный
потребитель
не
гарантирован
от
неудовлетворенности данным ЭИР. Не стоит противопоставлять экспертов и потребителей, равно как использовать для оценки ЭИР только два цвета – черный и белый. Очевидно, существует множество градаций серого, по которым мнения специалистов и потребителей могут совпадать или отличаться. 110
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
Выявить разницу в аспектах и оценить образовательный продукт в динамике, т.е. в процессе постоянного использования, призвана апробация ЭИР. Заметим, что апробация характеризуется двухсторонней динамикой. Одна сторона – оценка образовательных качеств ЭИР в текущем учебном процессе. Другая – адаптация этого процесса, подразумевающая изменение деталей существующих педагогических технологий с целью наиболее эффективного использования КТО. Рассмотрим ожидаемые результаты применения электронных изданий и ресурсов в учебном процессе. Первая группа ожиданий – качественные изменения отношения обучаемого к учебным материалам. Прежде всего мы надеемся на повышение интереса к учебной работе. Часто говорят, что компьютерные продукты современны и уже только поэтому привлекательны для нового поколения. Однако вряд ли дело обстоит так просто. Не предпринимая в разработке специальных усилий, сложно прогнозировать безусловный интерес школьника к учебному продукту. Некоторые производители ЭИР декларируют «игровую» форму обучения. При этом как-то забывается, что игрушки бывают хорошие и плохие, причем последних больше. Кроме того, достаточно наивно сводить нелегкую, многогранную учебную работу к непрерывной игре. Более обоснованным и практически выполнимым требованием к образовательным ЭИР целесообразно считать направленность на активно-деятельностное обучение во всем многообразии его реализаций. Например, большое количество иллюстраций (в том числе и динамических) к учебному тексту вряд ли дает основания надеяться на долговременный и плодотворный педагогический эффект. В то же время, предусмотрев некоторые операции пользователя с аудиовизуальными и даже с элементарными текстовыми объектами, можно надеяться на известное и устойчивое повышение интереса к работе с ЭИР. Вторая группа ожиданий связана с увеличением самостоятельности обучаемого. Понятно, что расширение сектора самостоятельной работы индуцируется повышенной заинтересованностью в учебном продукте, но требуются и дополнительные стимулы к обучению.
Уменьшение
количества
личностных
управляющих
контактов
определяет
необходимость новых организационно-методических решений. Вероятнее всего, верным путем является трансформация традиционного «вызовут – не вызовут», «спросят – не спросят» на уроке или семинаре в некоторые формы доброжелательного, но неизбежного, перманентного контроля со стороны педагога. Реальным по трудозатратам здесь представляется регулярный просмотр файла текущей аттестации обучаемого с соответствующими выводами по направлению и деталям процесса обучения. Действительно, в этом случае компьютер берет на себя рутинную часть процесса промежуточной аттестации, оставляя за преподавателем только принятие решения. 111
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
Третья, наиболее важная группа ожиданий непосредственно связана с понятием качества обучения. Традиционными здесь являются показатели успеваемости, определяемые педагогом в личном контакте с обучаемым. При использовании компьютерных технологий обучения вопрос заключается только в грамотном сопоставлении показателей. Самым простым является интегральный способ – суммирование оценок группы учеников и сравнение с контрольными показателями, например, в классе, не использовавшем ЭИР. Понятно, что это недостаточно точная и неполная оценка эффективности компьютерных технологий обучения. Требуется дифференциация,
отражающая,
например,
понятие
сильный/слабый
класс,
поскольку
сравнивать, скажем, с прежними показателями той же группы не совсем корректно – материал в разных отрезках учебной программы разный. Неполнота числовых показателей выражается, в частности, в том, что далеко не всегда отметка в школьном дневнике адекватно отражает реальные знания и, главное, потенциал развития ученика. Так, совсем не обязательно именно отличники становятся лучшими специалистами. В данной ситуации, по всей видимости, разумным подходом будет анализ как интегральных групповых показателей, так и динамики оценок типовых представителей группы: слабого, среднего, сильного ученика. Однако очевидно, что традиционных опросов, результаты которых чаще всего отражают лишь уровень усвоения информации, недостаточно. Совокупность знаний, умений, навыков и, тем более, компетенции требуют иных технологий оценки. Из известных прецедентов всерьез можно рассматривать только задачи уровня «олимпиады школьников», представленные в нестандартных условиях с охватом значительной части учебного курса. Все более очевидной становится необходимость переосмыслить все составляющие образовательного процесса – от разработки содержания обучения до оценки результатов. В этом плане целью апробации является идентификация положительных и отрицательных эффектов и определение наилучших сценариев применения образовательных ЭИР в динамике развития компьютерных технологий обучения. В ходе апробации должны решаться следующие основные задачи: –
поиск
путей
наиболее
эффективного
использования
образовательных
электронных изданий и ресурсов; –
практическая
оценка
используемых
в
ЭИР
новых
педагогических
инструментов; –
создание набора новых педагогических сценариев и приемов работы преподавателя в образовательной информационной среде;
–
внедрение в учебный процесс тренингов и игровых ситуаций с целью развития активно-деятельностных форм обучения;
–
разработка новых методик обучения при дистанционной работе с учащимися; 112
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
–
конструирование и коллективное обсуждение критериев оценки качества обучения.
Не следует смешивать апробацию с тестированием и экспертизой. Тестирование проводится разработчиком на заключительных стадиях создания продукта с целью выявления и устранения технических неполадок, проверки качества реализации компонентов и соответствия содержания принятому сценарию. Таким образом, тестирование является составной частью собственно разработки ЭИР. Экспертиза осуществляется независимыми, внешними по отношению к производителю специалистами.
Это
относительно
кратковременная
процедура,
дающая
достаточно
объективную оценку ЭИР в комплексе. Апробация – это сравнительно длительные испытания образовательного продукта в динамике применения конечными пользователями. Заключение по итогам апробации может включать дополнения к результатам экспертизы, но, подчеркнем, главные задачи апробации иные. Их можно сформулировать, как конкретизацию оптимальных, наиболее эффективных путей внедрения издания/ресурса в учебный процесс, определение необходимых методических и организационных мероприятий, обеспечивающих полноценное использование возможностей ЭИР. Решение этих задач в целом направлено на изменение педагогических технологий, адаптирующих ЭИР с конечной целью повышения эффективности и качества образования. Оглавление
113
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
Глава 5. Унификация и стандартизация 5.1. Проблематика общего подхода В 2001-2002 гг. в рамках программ информатизации образования во все школы страны был направлен первый комплект образовательных электронных изданий на CD-ROM. Эти мультимедиа продукты были отобраны на российском рынке специальной группой экспертов. Понятно, что первый комплект преследовал цели ознакомительные, служил предложением к старту компьютерных технологий обучения в школе. По информации из регионов, результаты этой акции подразделяются на три группы. В первой, к счастью, малочисленной, диски были благополучно припрятаны («чтобы не пропали»). Во второй, самой многочисленной, «процесс пошел»: что-то «не завелось», что-то понравилось, что-то нет. К третьей группе относятся самые настойчивые и продвинутые. Им удалось оценить все электронные продукты и выбрать оптимальные для использования в учебном процессе в условиях конкретной школы. Естественно, начались трудности. И одна из основных заключалась в том, что пользовательский интерфейс в каждом ЭИР имел значительные отличия от других. Это плохо, приходится сначала учиться работать с данным электронным изданием, и только потом изучать предмет, который оно представляет. То ли дело – Internet Explorer! Десяток кнопок, все на своих местах, один раз изучил, и читай книжки. А если нужна не «книжка с картинками», а виртуальная лаборатория, тренажер, познавательное исследование предметной области? Придется изучать уникальные приемы работы с каждым электронным продуктом? Проблемы пользовательского интерфейса нельзя решить одним махом, сначала потребуется «отделить мух от котлет». Действительно, современные Internet-продукты благополучно раскрываются с помощью стандартного броузера. Дело в том, что для организации
информационных
ресурсов
сети
моделью
послужила
книга.
Методы
взаимодействия читателя с книгой более чем известны, поэтому действия пользователя (навигация по оглавлению – меню, листание страниц – скроллинг и т.д.) легко специфицируются. Гипертекстовые расширения и иллюстрации не нарушают архитектуру продукта: ключевые слова можно рассматривать, как элементы оглавления, внесенные в основной текст, а картинки используются в книгах изначально. Динамические иллюстрации – анимация, видео – сути дела не меняют. Дополнительные сервисы броузера относятся к возможностям телекоммуникаций, а не к контенту. Однако, стоит только попытаться расширить интерактивные возможности сетевого продукта в сторону аудиовизуальных элементов, ситуация резко усложняется: кроме действий со стандартными кнопками в верхней строке экрана, требуется оперировать объектами на поле контента. Наверное, в этом нет ничего удивительного: символьное описание объектов и 114
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
процессов единообразно, работа пользователя легко формализуется, а вот наши действия в интерактиве с объектами и процессами виртуальной реальности могут быть бесконечно разнообразными, как и в реальной действительности. Итак,
заменить
разнообразные
интерфейсы
мультимедиа
продуктов
одним
единственным шаблоном, скажем, Internet Explorer, не удастся. Если попытаться найти аналогию, то это было бы равноценно замене сложной функции константной. Однако, если взаимодействие с каждым электронным образовательным продуктом будет составлять отдельную науку, это тоже не дело. Выход – в тщательном анализе деталей интерфейса пользователя с целью их дифференцированной унификации. Сервисные функции, элементы управления и навигации в ЭИР можно разделить на две группы: независимые и зависимые от контента. С первой группой все понятно, унификация в этой части – вопрос всего лишь организационный. Такая работа уже идет и, скорее всего, приведет к отраслевому соглашению. С зависимым от контента компонентом интерфейса несколько сложнее. Если воспользоваться приведенной выше аналогией, нужно аппроксимировать сложную функцию с определенной степенью точности. Самая простая аппроксимация – ступенчатая: область значений разбивается на участки, и на каждом из них функция заменяется соответствующей константой, равной, например, среднему значению. Аналогия подсказывает способ решения задачи унификации интерфейсов пользователя в образовательных ЭИР. Параметром разделения множества ЭИР может служить уровень интерактивности (раздел 1.5.). Тогда унификация пользовательского интерфейса для всех продуктов данного уровня осмыслена и оправдана: мы получаем одинаковый интерфейс при ограничениях в воплощении замысла продуктов, отклоняющихся от типового в данном подмножестве. То есть, за удобства пользователя расплачиваемся ограничениями в творчестве разработчика. Такой компромисс представляется разумным: пользователь получает всего пять разновидностей интерфейса, а разработчик уже пять степеней свободы. А главное – выигрывает образование. Итак, унификация интерфейсов направлена на повышение комфортности работы пользователя с образовательными электронными изданиями и ресурсами. Но не только. Еще одна задача унификации проявляется при использовании нескольких продуктов одновременно. Например, при составлении учебного блока по разделу из И, П, А-модулей открытой мультимедиа системы. Но, как только мы переходим к рассмотрению открытых систем электронного контента, кроме «внешней» унификации, возникает проблема «внутренней» совместимости компонуемых объектов, блоков, модулей. Основная идея открытых систем состоит в возможности сборки 115
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
индивидуального образца образовательного электронного продукта из стандартного комплекта элементов. Здесь мы естественным образом переходим к проблеме стандартизации ∗. Как показывает история, революционные изменения в промышленности не происходят без повсеместного распространения общих стандартов. Для электроэнергетики это была стандартизация напряжения, вилок и розеток, для железных дорог – стандартный размер колеи, а для Интернета сравнительно недавно приняты общие стандарты TCP/IP, HTTP, HTML. Сегодня информатизация образования стоит на пороге индустриального воплощения, соответственно, во весь рост встает проблема стандартизации. К счастью, работа по созданию стандартов образовательных электронных изданий и ресурсов уже началась, и несколько организаций (LTSC, ADL, IMS, ARIADNE и др.) ищут варианты ключевых понятий будущих стандартов: учебных объектов, метаданных для их описания, средств создания, хранения и воспроизведения [52]. Существует мнение, что стандарты на образовательные ЭИР являются не только самым мощным элементом современной компьютерной революции в обучении, но и самым «неправильно понимаемым», запутанным компонентом информатизации образования [46]. Еще пятнадцать лет назад в мире выпускались только сотни образовательных CD-ROM в год, ресурсы для обучения в Интернет исчислялись десятками Мбайт, а локальные сети достаточно редко применялись в учебных целях. Педагогическая общественность тщательно обсуждала редкие случаи применения электронных учебных материалов. Компьютеры в образовании были в новинку. Тогда о стандартизации электронных изданий и ресурсов не думали. Проблемы еще не было. О стандартизации задумались в самом конце прошлого века, когда на информатизацию образования в мире уже тратили десятки миллиардов долларов в год, Интернет и локальные сети заполнились тысячами Гбайт учебных материалов, а коммерческие компании стали выпускать
тысячи
наименований
образовательных
CD-ROM.
Сформировался
рынок
образовательных ЭИР, появились производители, продавцы и покупатели. Появился выбор. Возникла конкуренция. И все участники рынка вынуждены были задуматься об эффективности. Производители-разработчики стали искать пути снижения затрат на создание электронных изданий. Покупатели стали выбирать, что лучше им подходит и при этом дешевле. А что покупателю образовательных ЭИР надо? В принципе, ничего нового в психологию покупателя информатизация не внесла. Скажем, вы в новую квартиру покупаете кухонный гарнитур. Найдется масса мебельных салонов, которые предложат прекрасные варианты гарнитуров со встроенным оборудованием – шкафы и тумбы скроют плиту, посудомоечную
∗
В принципе, «единый подход», «совместимость», «унификация», «стандартизация» – близкие термины одной проблематики. Просто для технических объектов термин «стандарт» вполне адекватен, а по отношению к системе с участием человека бездушный «стандарт» применять как-то не хочется.
116
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
машину и т.д. И все это будет таким, как вы хотите, так расположено, как вы решили, и, разумеется, точно впишется в вашу кухню. Ясно, что продавец собрал вам гарнитур из готовых блоков, все подошло и по высоте и по ширине, поскольку производители мебели и производители кухонного оборудования договорились о размерах. А продавец смог продать сегодня еще десяток разных кухонь не потому, что к нему пришли хозяйки одинаковых квартир, а потому, что каждую собирал из совмещаемых
(стандартных)
элементов,
которые
заблаговременно
предоставили
ему
производители. Хозяйки ушли счастливые, а продавец заработал много денег. Гораздо больше, чем на индивидуальных заказах уникального оборудования. Оказывается, лучше и экономически эффективнее, если кухня рассматривается не как единое целое, а как совокупность отдельных объектов, собранных для решения определенных задач в некоторую структуру. Стало быть, грамотная дифференциация – это основа индустриального подхода. Для образовательных ЭИР путь к эффективности и стандартизации начался с того, что ресурсы стали рассматривать как информационную структуру, состоящую из некоторых элементов – учебных объектов. О природе учебных объектов мы еще поговорим, а пока осознаем, что получить дешевый образовательный продукт, подобранный, вернее, собранный под ваши личные запросы – это очень даже неплохо. Это выгодно и продавцу электронных ресурсов – он сможет точно, быстро и при разумных затратах удовлетворить потребности покупателя. И разработчик тоже доволен – его образовательный продукт востребован (а если он же и продавец, то доволен вдвойне). И все это свершилось благодаря соблюдению стандартов. Хотя, на самом деле – это картина будущего. Пока все участники рынка информационных образовательных технологий только осознали необходимость и преимущества стандартизации. Впереди длительный путь доработок, уточнений, внедрения и широкого использования стандартов. Оглавление
5.2. Компоненты стандарта Если в первом приближении понятно, зачем нужны стандарты, возникает следующий вопрос: что нужно стандартизировать в образовательных ЭИР? С кухней – все ясно. Там надо согласовать размеры, цвет и т.д. А что согласовывать в учебных объектах? Чтобы в этом разобраться, надо сначала понять, что такое учебный объект. •
Учебный объект
117
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
Термин
«учебный
объект»
для
обозначения
элементарной
составляющей
образовательного контента был предложен Комитетом по стандартам образовательных технологий (LTSC – Learning Technology Standards Committee), специально созданном в 1996 г. организацией IEEE для развития и продвижения нового подхода к проектированию и использованию ЭИР. Как следует из приведенных выше «кухонных» рассуждений, для учебного объекта важны четыре характеристики. Во-первых, это некоторая часть целого электронного издания, выделенный объект (элемент кухонного набора, а не вся кухня). Во-вторых, этот объект может использоваться неоднократно (в разных вариантах составления кухонь из одного набора элементов). Объект представлен в цифровой форме. И, наконец, это объект учебный, т.е. используется для образования с конкретными педагогическими целями (этот элемент входит в состав гарнитура не случайно, как забежавшая в кухню кошка). Таким образом, учебный объект – это некоторая часть электронного контента, которая может быть использована неоднократно (для разных образовательных изданий, разными пользователями, для разных целей). Приведем полную формулировку LTSC [39]: «Учебные объекты определяются как сущность, цифровая или нецифровая, которая может использоваться однократно либо многократно или упоминаться во время технологически поддерживаемого обучения. Примеры технологически поддерживаемого обучения включают компьютерные системы обучения, интерактивные образовательные среды, интеллектуальные автоматизированные системы обучения, дистанционные системы обучения и системы совместного обучения. Примеры учебных объектов включают мультимедиа контент, предметное содержание, образовательные цели, учебное программное обеспечение и программные инструменты, а также людей, организации или события, на которые можно сослаться во время технологически поддерживаемого обучения». Надо сказать, что такая аморфная формулировка вызывает критику специалистов в области стандартизации электронного контента. Определение чрезвычайно широко и не в состоянии исключить любого человека, место, вещь или идею, которые существовали в некоторый момент истории вселенной. На любое из них можно было бы «сослаться во время технологически поддерживаемого обучения». Как справедливо заметил Д. Меррилл, из данного определения следует, что если все может быть учебным объектом, тогда ничто – тоже учебный объект [53]. Понятно, что многие участники процесса стандартизации стали искать другие, более точные, определения учебного объекта, иногда придумывая для повторно используемых частей образовательного контента другие названия. Например, в проекте ARIADNE используется термин «педагогический документ» (pedagogical document) [31]. В спонсируемом фондом NSF проекте ESCOT (Educational
Software
Components
of
Tomorrow)
применяется
термин
«компоненты 118
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
образовательного программного обеспечения» (educational software components) [36], а компания Apple просто называет учебные объекты «ресурсами» (resources) [32]. В чем трудности стандартизации описания учебного объекта? Если бы возникла идея разбить бумажные учебники на некоторые составляющие, из которых по желанию ученика или учителя можно было бы собирать новые учебники для конкретных образовательных задач, то проблемы стандартизации оказались бы непростыми, но все же очевидными. Например, пришлось бы договориться о размере бумаги, шрифте, размещении учебного материала и, по возможности, смысловой независимости элементов учебной информации друг от друга. Понятно ведь, что начинать новый раздел фразой «как было сказано выше…» было бы нельзя. Кто знает, какой материал может оказаться «выше» в новом учебнике, собранном под конкретную школу или ученика? С электронными образовательными продуктами дела обстоят намного сложнее. Чтобы глубже понять сущность электронного учебного объекта, проблемы, возникающие с его определением и стандартизаций, надо вспомнить, из чего состоит современный сетевой образовательный ресурс или издание на локальном носителе. В сущности, ЭИР – это слоеный торт, в котором первый слой – некоторое образовательное содержание (контент), состоящее из разделов, глав, подразделов и т.д. Это семантическое наполнение ЭИР. И, собственно, благодаря наличию этого контента ЭИР используется для обучения. Если в упомянутом сборном учебнике для представления информации была доступна только бумажная страница, то электронное образовательное издание, в общем случае, мультимедийное. И в распоряжении разработчика спектр средств – текст, графика, видео, анимация, звук. Соответственно, второй слой ЭИР – это масса мультимедиа компонентов, которые в разных сочетаниях используются для представления образовательного содержания. Понятно, что составляющие этого слоя – отдельные картинки, видеофрагменты, звуки и т.д. Все они могут повторно использоваться и даже уже стандартизованы – чем не учебные объекты? Интересно, что нашлось достаточное количество пользователей, именно так и понимающих сущность учебных объектов. Соответственно, «образовательные» продукты, которые они собирают из учебных объектов подобного типа, представляют собой наборы иллюстраций, дополненных текстом. Такой тип ресурсов получил шутливое название «картиночное обучение»: the new CAI – ‘Clip Art Instruction’ [55]. Следует пояснить смысл иронии: на самом деле CAI расшифровывается как Computer Aided Instruction – «компьютеризованное обучение», а «картиночное обучение», даже с большой натяжкой, не может быть названо таковым.
119
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
Третий слой в электронном издании – программа. Мы ведь не забыли, что основой ЭИР служит программа-реализатор? Собственно и слово «объект» в термине «учебный объект» появилось как отражение объектно-ориентированного подхода к проектированию программ [49]. Этот подход к проектированию (парадигма программирования) насчитывает более чем тридцатилетнюю историю. Все началось в семидесятые годы прошлого века с языков программирования SIMULA-67, SmallTalk и стало массовой технологией с появлением C ++, а позднее – Java. В объектно-ориентированном программировании части программы (объекты) самодостаточны
и
содержат
внутри
себя
всю
необходимую
информацию.
Они
инкапсулированы (как бы заключены в капсулу), взаимодействуют с другими объектами предписанными способами, независимы от программной среды, в которой расположены, и поэтому могут быть использованы многократно в разнообразных контекстах. Следует отметить, что методы объектно-ориентированного проектирования имеют значительное влияние в группах, которые являются ответственными за технические стандарты в образовательных ЭИР. Это влияние наиболее ярко отражается в принятии формальных методов описания стандартов, основанных на объектно-ориентированном моделировании с использованием UML (Unified Modeling Language). Подобные технологии базируются на принципах наследования, полиморфизма, инкапсуляции и т.д. Следовательно, программная составляющая ЭИР и есть тот самый объект, на который объектно-ориентированный подход сориентирован. И, наконец, последний слой ЭИР – это педагогическая составляющая, отраженная в термине «учебный объект» словом «учебный». Педагогические цели для учебных объектов могут быть самые разные, и сама методика обучения будет сильно зависеть от того, где будет использоваться учебный объект – в проектном обучении, практикуме, для поддержки специальных образовательных потребностей, в домашнем обучении и т.д. Каждый из этих подходов сформирует специфические требования к интерактиву учебного объекта. Необходимо помнить о том, что педагогический слой – это верхний слой «торта» ЭИР. По нему и выбирают торт. Ведь учебный объект, в конечном счете, используется не программистами, не разработчиками, а преподавателями. А им до графических форматов, версий, реализаций – как до луны. При равенстве содержательных составляющих, главное – педагогическая ценность и направленность учебного объекта. Вот такой сложный, четырехслойный «торт» – ЭИР мы имеем. И надо его аккуратно разрезать на части, так, чтобы в каждом слое не повредить составляющие элементы. Потом разрезать другой «торт», третий и т.д. А потом собрать из самых вкусных кусочков новый целый «торт». А может не надо собирать «торт»? Просто «съесть» кусочек за кусочком? До сих пор мы делили ЭИР на части. Давайте теперь разберемся со сборкой нового ЭИР из частей – учебных объектов. 120
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
•
Метафоры учебных объектов
С самого начала идеологи внедрения учебных объектов использовали метафоры, чтобы разъяснить непосвященным новую концепцию объектов. Учебные объекты и их поведение представлялись на примере широко известной детской игрушки ЛЕГО. Эта метафора дает возможность легко понять основную идею новой технологии ЭИР. Создадим маленькие конструкционные элементы – учебные объекты такими, как блоки в ЛЕГО. Тогда из блоков (учебных объектов) можно собрать некоторую большую образовательную структуру (например, как в ЛЕГО – построить дом). Потом эти же учебные объекты можно многократно использовать в других учебных курсах (а в ЛЕГО, например, сделать пароход и крепость). К сожалению, метафора ЛЕГО, несмотря на кажущуюся точность, не совсем верна. Она слишком проста, чтобы отразить характеристики реальных учебных объектов. Хотя именно анализ детской игрушки позволяет глубже взглянуть на особенности новой технологии создания электронного образовательного контента. В чем ограниченность метафоры ЛЕГО? Да в том, что она формирует наивное представление об учебных объектах и технологии их использования. Рассмотрим следующие свойства блоков ЛЕГО: – любой блок ЛЕГО может быть соединен с любым другим блоком ЛЕГО; – блоки ЛЕГО могут быть собраны в любую конструкцию, которую вы придумаете; – блоки ЛЕГО так просты, что даже дети могут их соединять. Неявное суждение, переданное метафорой ЛЕГО, заключается в том, что эти три свойства и есть свойства учебных объектов. Такое восприятие существенно ограничивает взгляды некоторых людей на то, каким потенциалом обладает учебный объект, и что из объектов можно составить. Высказывается предположение [54], что система учебных объектов с перечисленными тремя свойствами не позволит создать что-нибудь полезное для образования. Вместо метафоры ЛЕГО предлагается другая, более точная метафора атома. Атом – это тоже маленькая «вещь», которая может быть объединена с другими атомами, чтобы сформировать большие «вещи». В этом смысл метафоры атома совпадает с метафорой ЛЕГО. Однако метафора атома идет дальше в очень важном направлении: –
не каждый атом может быть соединен с любым другим атомом;
–
атомы могут быть соединены только в некоторые структуры, предписанные их собственной внутренней структурой;
–
для того, чтобы соединять атомы, требуется некоторое обучение.
Значение этих дополнений весьма существенно. Понимание того, что не каждый учебный объект может быть совместим с любым другим учебным объектом, заставляет задуматься о типах учебных объектов. Ясно, что нельзя просто соединить сложный
121
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
интерактивный учебный объект из практикума с простым текстовым описанием из раздела теоретической информации. Кроме этого, задача создания полезной образовательной системы из учебных объектов перестает уподобляться процессу, когда любой ребенок может открыть коробку ЛЕГО и с легкостью собрать все, что хочет. И, хотя сборка учебных объектов не должна быть более трудной, чем необходимо, предположение о том, что любая развитая система должна быть настолько проста, что любой может успешно использовать ее без обучения выглядит и неразумным, и чрезмерно оптимистичным. Исключение идеи абсолютной простоты учебного объекта
предотвращает
неоправданные
ожидания
преподавателей
и
чиновников
от
образования. А главное – охлаждает горячие головы производителей учебных объектов, которые готовы предложить столь же простые, сколь и бесполезные «авторские системы», пригодные разве что для упомянутого выше «картиночного обучения». Наконец, с пониманием того, что атом сам состоит из некоторых элементов для «атомной» метафоры естественным становиться вопрос о том, какая степень детализации требуется для эффективного учебного объекта. Проблема оптимального размера и сложности учебного объекта очень важна, и granularity (степень детализации) активно обсуждается в группах по стандартизации. Придя к осознанию того, что эффектное определение учебного объекта – «мал как капля и широк как океан» (as small as a drop and as wide as the ocean) является абсурдным [47], эксперты ведут поиск granularity учебных объектов, приемлемую для разнообразных приложений. Например, с точки зрения затрат, выбор степени детализации учебного объекта – вопрос компромисса между выгодами повторного использования (чем меньше объект, тем в большем количестве ЭИР его можно использовать) и расходами на каталогизацию (чем больше объектов, тем больше метаданных необходимо создать). Чтобы разъяснить последнее утверждение, необходимо разобраться в том, что такое метаданные и зачем они нужны. •
Метаданные
Метаданные («данные о данных») – это описательная информация о ресурсе. Например, каталог на карточках в библиотеке – типичное собрание метаданных. В случае карточного каталога метаданные (информация, записанная на карточке) содержат сведения об авторе, названии, датах выпуска книги и ее регистрации. В супермаркете на консервной банке можно найти другой пример метаданных – на ней указаны: наименование продукта, список составляющих, фирма-производитель, дата выпуска и т.д. Когда понадобится найти книгу в библиотеке, вы по карточке сможете быстро определить ее местоположение. А в супермаркете метаданные помогут выбрать нужные консервы, не вскрывая по очереди все банки на полке. Однако,
представим,
что
книжки
в
библиотеке
рассыпали
на
странички,
а
библиографическая карточка уже содержит метаданные по каждой страничке. Как легче будет 122
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
искать нужную информацию – перебирая карточки или странички? Вы не почувствуете разницы? Зато бюджет библиотеки эту разницу очень почувствует. Его не хватит и на тысячную часть работы (с учетом оборудования новых мест для хранения карточек к каждой странице библиотечных книг). Метаданные для учебных объектов составляются таким образом, чтобы учесть всю необходимую информацию по каждому «слою» учебного объекта: содержательному (семантическому),
техническому
(форматы
мультимедиа
компонентов),
программному
(средства воспроизведения) и педагогическому. Некоторые форматы метаданных для учебных объектов включают не все «слои». Например, в знаменитом SCORM принципиально не содержится педагогической информации, объекты объявлены педагогически нейтральными. Это делает невозможным автоматическую сборку ЭИР и значительно затрудняет «ручное» составление нужного образовательного продукта. Кстати, а как заполняются метаданные – вручную или автоматически? В настоящее время все большее число систем обеспечивает автоматическое заполнение метаданных по информации, содержащейся в учебном объекте. Для описания метаданных чаще всего используется язык XML, хотя находят место и другие средства. •
Стандартные требования
Для того, чтобы инвестиции в новую технологию создания и использования образовательных ЭИР были эффективны, стандарты должны защищать и гарантировать выполнение следующих базовых требований: –
интероперабельность (interoperability) – учебные объекты, созданные в одном
месте
с
использованием
соответствующих
инструментов
и
вычислительных платформ, должны свободно использоваться в другом месте с другими инструментами и платформами; –
многократное использование (re-usability) – учебные объекты должны многократно использоваться в различных образовательных продуктах и контекстах;
–
управляемость
(manageability)
–
способность
системы
отслеживать
соответствующую информацию о пользователе и образовательном контенте. Снова привлекая бытовую аналогию, поясним, что здесь речь идет о хозяйке, которая помнит, что и где лежит на кухне и знает чем накормить мужа на завтрак; –
доступность (accessibility) – пользователь должен иметь возможность получать доступ к соответствующему элементу контента в соответствующее время и из разных мест (локально и дистанционно, с рабочего места или из 123
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
дома). Интерфейсы должны обеспечивать возможность работы людям разного образовательного уровня и разных физических возможностей; –
долговременность (durability) – система должна быть способна развиваться вместе со стандартами без перепроектирования и перестроения.
•
Стандарты и спецификации
Теперь нам надо познакомится с порядком разработки стандарта и уяснить разницу в понятиях стандарта и спецификации, которые часто путают. В первом приближении поможет аналогия из российской действительности: можно действовать «по закону», а можно – «по понятиям». Под спецификацией обычно понимают некоторое зарегистрированное описание. Некоторые спецификации имеют шанс стать стандартом и получить печать аккредитации, если они пройдут соответствующий путь развития. Используемые стандарты делятся на две группы: –
де-юре стандарт (de jure Standard) – утвержденный специальным органом, например Международной организацией по стандартизации (ISO);
–
фактический стандарт – стандарт, воспринятый профессиональным сообществом, необязательно утвержденный в должном порядке. Как правило, фактический стандарт появляется тогда, когда некоторая критическая масса пользователей выбирает
и
использует
спецификацию.
Например,
так
было
с
Internet
спецификациями: TCP/IP, HTTP и т.д. Идеально, когда фактический стандарт становится стандартом де-юре (как, например, HTTP). Обычно удачные спецификации развиваются и через некоторое время превращаются в стандарты, пройдя при этом несколько стадий развития. Сначала они становятся популярными и принимают статус фактического стандарта, затем следует процедура принятия стандарта деюре. Вообще говоря, создание де-юре стандартов обычно включает четыре этапа: 1. Проводятся научные исследования, чтобы найти возможные решения. 2. Разрабатываются спецификации, они детально описываются и регистрируются, затем выносятся на обсуждение. Обычно этим занимаются различные консорциумы, рабочие группы, специальные команды экспертов. 3. Производится испытание спецификаций в реальных ситуациях или пилотных проектах, чтобы определить, что сделано не так и чего не хватает. 4. Проверенные
и
предварительно
сформулированные
полные
спецификации
рассматриваются специальным органом по стандартам. В результате всестороннего 124
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
обсуждения они исправляются и преобразуются в рабочий проект. После официального голосования рабочий проект принимает статус де-юре стандарта. Важно понимать, что на сегодня ни один стандарт по образовательным ЭИР не дошел еще до четвертого этапа. Некоторые уже прошли третий этап (SCORM), а большинство находится на втором этапе. Оглавление
5.3. Лидеры стандартизации В настоящее время можно выделить ряд организаций, определяющих политику в области стандартизации технологий информатизации образования. К числу лидеров процесса стандартизации можно отнести следующие группы, организации и консорциумы: •
Инициативная группа прогрессивного распределенного обучения (Advanced Distributed Learning – ADL).
•
Комитет по стандартизации образовательных технологий (Learning Technology Standards Committee – LTSC) при Институте инженеров по электротехнике и электронике (Institute of Electrical and Electronics Engineers – IEEE).
•
Глобальный консорциум IMS (Instructional Management Systems Global Learning Consortium).
•
ARIADNE – проект Европейского Союза (Alliance of Remote Instructional Authoring and Distribution Networks for Europe).
Рассмотрим
подробнее
вклад
каждой
из
этих
организаций
в
становление
новых
образовательных технологий. •
ADL (SCORM)
В США главным катализатором процесса стала программа "Инициатива прогрессивного распределенного обучения" (Advanced Distributed Learning initiative – ADL), начатая в 1997 г. министерством обороны США. Результатом выполнения этой программы стало создание ссылочной модели совместно используемых объектов образовательного контента (Shareable Courseware Object Reference Model – SCORM). SCORM представляет собой один из лучших примеров применения и сочетания стандартов в электронном образовательном контенте. Руководящие принципы SCORM определяют направление, в котором Министерство обороны США будет использовать информационные технологии для создания и применения образовательных сред в будущем. Считается, что американские вооруженные силы (военно-морской флот, воздушные силы, 125
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
армия и морская пехота) смогут использовать, повторно использовать и администрировать весь образовательный контент независимо от его источника или применения. Для достижения этой цели принято решение, что федеральное правительство США может выбирать только таких поставщиков, которые соблюдают в своих проектах стандарты IEEE LTSC и спецификации SCORM и которые согласны, что все их продукты будут находиться в совместном использовании. Практически SCORM представляет собой набор взаимосвязанных спецификаций и руководств, многие из которых основаны на материалах IMS и LTSC. В модели SCORM для информационных образовательных технологий выделяются два ключевых функциональных компонента: •
SCO (Shareable Content Objects) – совместно используемые объекты контента (это и есть учебные объекты);
•
LMS (Learning Mangement System) – система управления учебным процессом. LMS для SCORM – это любая система, которая содержит информацию об обучаемом, может запустить SCO, взаимодействовать с ним, и, что особенно важно, LMS способна понимать инструкции, которые определяют, какой SCO будет использоваться следующим. Дополнительными компонентами в модели SCORM являются инструменты, которые
используются для создания учебных объектов SCO и для соединения их в более крупные образовательные ресурсы. Чтобы собрать из SCO более крупную образовательную структуру, нужно выполнить три операции: 1. Надо подобрать необходимые SCO и организовать их в требуемую структуру. 2. Необходимо записать инструкции, которые сообщат LMS, какой SCO следует за каким. 3. Учебные объекты SCO и инструкции должны быть связаны в перемещаемый пакет. Этот процесс называется агрегированием контента. Следует обратить внимание, что при агрегировании контента инструкции используются для того, чтобы перемещаться между учебными объектами SCO, а не для навигации внутри отдельного SCO. Пакет в SCORM содержит специальный файл – манифест, который объявляет содержание пакета и описывает порядок, в котором учебные объекты SCO должны быть доставлены. Манифест также сообщает LMS, где можно найти нужные SCO. Учебные ресурсы, представленные в SCO, могут быть физически включены в пакет или пакет может только сослаться на них. Это объясняет, почему модель в SCORM называется ссылочной. Учебные объекты и пакеты SCO хранятся в специальных репозиториях, расположенных на Web-серверах. Для поиска необходимых SCO используются их описания – метаданные. 126
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
Метаданные о SCO включают информацию о наименовании, авторе, версии, дате создания, технических требованиях, образовательном контексте и др. SCORM отводит место для метаданных в каждом SCO и в каждом пакете контента. Однако, необходимо отметить, что основное развитие SCORM до настоящего времени сосредоточилось на достаточно простом уровне обучения и на тестировании в учебных целях. При этом SCO-ресурсы включают, в основном, статичные учебные материалы и тесты, основанные на HTML или XML. Ключевое направление разработок группы ADL – возможность многократного использования, а не образовательная эффективность. Между тем, именно огромные затраты на разработку образовательного мультимедиа контента послужили одной из причин возникновения ADL. В одном из отчетных документов в 1997 г. затраты на мультимедиа контент для обучения персонала американских вооруженных сил оценивались в 2.5 млд. долларов и указывалось, что около 30 000 образовательных продуктов разработаны без надлежащего сопровождения и перспектив на рентабельную переделку [43]. Еще одно несоответствие в развитии SCORM обсуждается в настоящее время. ADL провозглашает, что предлагаемое SCORM надежное и эффективное образование будет иметь возможность приспособиться к уникальным потребностям, способностям, базовой подготовке, интересам и когнитивному стилю каждого обучаемого. Это будет влиять на контент, темп, детализацию и уровень трудности в представлении материала согласно индивидуальным потребностям в определенное время [50]. Однако, несмотря на эти амбициозные цели, многие специалисты, связанные со SCORM, дали достаточно осторожные оценки его уместности и ценности. Некоторые эксперты утверждают, что SCORM ограничен в педагогических возможностях. Дэн Рехак, один из главных
«архитекторов»
SCORM,
заявил,
что
эта
структура
имеет
«ограниченную
педагогическую модель, непригодную для некоторых сред». Рехак говорит, что SCORM является по существу средством, рассчитанным на специфический контингент учащихся, для которых всего лишь устанавливается индивидуальная скорость обучения. Это делает SCORM непригодным для использования в высшем образовании и средней школе [42]. Тор Андерсон, один из ключевых создателей многих спецификаций, включенных в SCORM, заявляет, что группа проделала хорошую работу, чтобы удовлетворить потребности продавцов того контента, который имеется в настоящее время. Но, вместе с тем, Андерсон подчеркивает: для того, чтобы этот контент сделать «полезным для образования и педагогически уместным, мы должны изменить путь, по которому следуем в настоящее время» [53]. Также указывается [37], что проблемы с педагогической направленностью в SCORM имеют системный характер и связаны с тем, что обучение в вооруженных силах носит характер, 127
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
совершенно отличный от гражданского образования. В армии люди рассматриваются как часть современной компьютерной человеко-машинной системы. Соответственно, важно обучить персонал, обслуживающий и управляющий сложнейшим оборудованием. Очевидно, что только малая часть гражданского образования вписывается в эти образовательные цели. Возможно, что указанные проблемы SCORM версии 1.2 будут устранены в будущих версиях. Некоторая доступная информация о составе 2 и 3 версий внушает определенные надежды. •
IEEE LTSC (LOM)
LTSC создана в 1996 г. группой университетов, правительственных учреждений и представителей промышленности при международной организации IEEE. Около 20 рабочих групп в рамках LTSC готовят проекты технических стандартов по ключевым направлениям в технологиях информатизации образования. Многие из продуктов, разработанных LTSC, будут выдвинуты в качестве кандидатов на международные стандарты для рассмотрения Комитетом ISO/IEC/JTC1/SC36
(International
Standards
Organization/International
Electrotechnical
Committee/Joint Technology Committee). Наиболее известным и проработанным является стандарт на метаданные учебного объекта – LOM (Learning Object Metadata), создаваемый рабочей группой под номером 12. Согласно проекту LOM, «назначение данного стандарта – способствовать поиску, оцениванию, познанию и использованию учебных объектов, например, учащимися и преподавателями. Целью также является способствование совместному использованию учебных объектов и обмена ими через усовершенствованные системы каталогов и реестров. Учитывается разнообразие культурных и лингвистических контекстов, в которых учебные объекты и их метаданные будут применяться» [39]. В целом LOM стремится предоставить семантическую модель для того, чтобы описать именно свойства учебного объекта, вместо того, чтобы указать способы, которыми учебные объекты могут использоваться в образовательных технологиях. LOM определяет правовые аспекты для учебных объектов, неформальную семантику элементов метаданных, их зависимости друг от друга. Сведения, представленные в LOM, предназначены для поддержки обмена информацией и не содержат ни спецификаций по реализации, ни спецификаций пользовательского интерфейса. LOM также не определяет способов программной реализации описания метаданных. Учебный объект в LOM описывается с помощью элементов метаданных, которые сгруппированы в категории. Базисная схема LOM состоит из следующих девяти категорий: 1. Общая категория: информация общего характера (название, краткое текстовое описание и ключевые слова). 128
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
2. Категория жизненного цикла: информация об истории разработки и о текущем состоянии учебного объекта. 3.
Категория мета-метаданных: информация о представлении самих метаданных (кто заполнял и на каком языке).
4.
Техническая категория: типы мультимедиа компонентов, размеры, программное обеспечение для учебного объекта.
5.
Образовательная категория: базовая информация о педагогических характеристиках учебного объекта.
6.
Правовая
категория:
права
интеллектуальной
собственности
и
условия
использования учебного объекта. 7.
Категория отношений: информация о связи учебных объектов с другими объектами.
8.
Категория аннотаций: комментарии по применению учебного объекта в обучении, а также информация о том, когда и кем эти комментарии были созданы.
9.
Классификационная категория: описывает средства, расширяющие LOM для соответствия специальным потребностям.
Существует несколько проблем на пути успешного внедрения LOM. Во-первых, это довольно большой набор метаданных – свыше 80 элементов в указанных 9 категориях. Заполнение LOM-структуры довольно сложная и дорогая задача. Вторая проблема – включение информации о правах в условиях отсутствия четкого законодательства по интеллектуальным правам на учебный объект и его составляющие. Многократное использование учебных объектов, безусловно, вызовет вал требований о денежных компенсациях, а разные позиции разных стран по этому вопросу могут оказаться препятствием к общедоступности коллекций учебных объектов. Решение этих проблем сейчас в центре внимания разработчиков LOM, однако многие вопросы остаются вне рамок их компетенции. Следует отметить, что при разработке LOM активно
использовались
материалы
других
организаций,
вовлеченных
в
процесс
стандартизации электронного образовательного контента – IMS и ARIADNA. •
IMS
Глобальный консорциум IMS [40] занимается разработкой и внедрением открытых спецификаций для поддержки различных процессов в информационных образовательных технологиях.
Множество
создаваемых
спецификаций
консорциума
включает
в
себя
спецификации: – форматов хранения и поиска учебных объектов; – принципов построения систем управления обучением; – форматов обмена данными; – информации об участниках учебного процесса; 129
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
– элементов образовательного контента; – форматов и принципов разработки ЭИР. Особенность проектов IMS заключается в том, что для описания спецификаций используется формат XML. Спецификации метаданных IMS согласованы с описанием метаданных в LOM. Но элементов метаданных в LOM очень много, и разработчикам электронного контента трудно сразу поддерживать весь стандарт. Поэтому IMS разделил все элементы метаданных LOM на две части и добавил к ним свои элементы: Core и Standart Extension Library. При этом в Core сейчас 19 элементов, а в Standart Extension Library 67 элементов. •
ARIADNE
Проект ARIADNE [33] начат при поддержке научно-исследовательской программы Европейского Союза IST. Концепция развития образования на основе информационных и коммуникационных технологий, предложенная ARIADNE, опирается на международную систему взаимосвязанных общих хранилищ знаний (knowledge pools system – KPS) с акцентом на совместное и многократное использование учебных объектов. В рамках проекта ARIADNE I (1996 – 2000 гг.) разрабатывались и тестировались прототипы инструментов и основные методы сопровождения и использования KPS. Проект ARIADNE Ⅱ (с конца 2000 г.) сосредоточил усилия на совершенствовании технологий и подтверждении результатов в рамках широкомасштабных демонстраций. Оглавление
130
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
Заключение Сравнительно недавно Европейский Союз опубликовал ряд докладов по результатам деятельности в области информатизации образования. Один из отчетов представляется нам наиболее содержательным [48]. В последнее время Европейское Правительство направляло около 80 млн. евро в год на подключение школ к Internet и разработку образовательного контента. В рамках национальных программ информатизации школы были оснащены компьютерами, и учителя прошли переподготовку. Ясно, что совокупные затраты при этом исчислялись миллиардами евро ежегодно. Основные направления деятельности ЕС в области информатизации образования практически совпадают с направлениями отечественной Федеральной целевой программы «Развитие единой образовательной информационной среды (2001 – 2005 гг.)». Тем более интересно понять – чего уже добились европейские коллеги, проанализировать их опыт и сделать соответствующие выводы. •
Сначала – количественные показатели.
Соотношение количества компьютеров в школах к количеству учеников достигло значения 1: 5. Подавляющее большинство школ в странах ЕС подключены к Internet (от 80% до 100% в разных странах). Причем, до 10% школ имеет широкополосный доступ к сети. Практически
все
школьные
учителя
прошли
переподготовку
в
области
информационных, компьютерных и телекоммуникационных технологий. В целом достигнутые результаты впечатляют. ФЦП РЕОИС ставит задачу иметь 1 компьютер на 80 учащихся. Internet в России сегодня развит значительно слабее, чем в Европе, и мы вынуждены использовать одностороннее вещание через спутник. Что касается переподготовки кадров, то стопроцентный охват пока только в планах. Но, предположим, все количественные индикаторы благополучны. Является ли это достаточным условием для изменения содержания образования, повышения его качества, реализации ожиданий, которые мы вкладываем в понятие информатизации? •
Содержательные результаты предпринятых странами ЕС усилий выражаются
качественными индикаторами. В среднем по ЕС компьютерные технологии в школе занимают менее 1 часа в неделю. Причем фактически все это время посвящено одному предмету – информатике, т.е. изучению собственно компьютера и правил работы в сети. Только 50% учителей используют в своей работе Internet. Хотя это и не самый высокий показатель, стоит отметить, что он на порядок выше, чем предыдущий. Уровень
131
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
востребованности означает, что сегодняшние сетевые ресурсы значительно полезнее для учителя, чем для ученика. Радоваться таким показателям, конечно, не приходится. Похоже, уместно вспомнить, что «воевать надо не числом, а умением». И здесь крайне важно прислушаться к мнению европейских специалистов, учесть выводы по анализу ситуации, сложившейся в результате огромных финансовых и трудовых затрат. •
Одной из причин слабого развития компьютерных технологий обучения эксперты ЕС
считают неэффективный образовательный контент. Современное молодое поколение воспитано на аудио- видеопродуктах, компьютерных играх и других элементах экранной культуры. Поэтому значительное внимание в образовательном контенте должно быть уделено мультимедиа и моделингу при высоком уровне интерактивности. Существенным недостатком современных сетевых ресурсов является их сугубо информационный
характер.
Нужно
сосредоточиться
на
образовательных
продуктах,
поддерживающих практический компонент обучения, который трудно представить в традиционных информационных формах (например, в тексте). Особого внимания заслуживает проблема повышения интереса школьников к работе с электронными образовательными продуктами и эффективному использованию возможностей телекоммуникаций в учебных целях. Решения можно искать в совместных образовательных проектах или сетевых ресурсах, поддерживающих коллективную работу учащихся. Требуются также новые предложения по архитектуре электронных изданий, обеспечивающие активную деятельность учащихся в контактное время. Поскольку создание таких продуктов будет, очевидно, более дорогостоящим, необходимы новые инструменты для их разработки, хранения и совместного использования. По результатам анализа пройденного пути Европейский Союз сделал необходимые выводы. Объявлен «новый виток» информатизации образования по программе, рассчитанной на период до 2010 г. Основные усилия будут сосредоточены на создании интернациональных хранилищ унифицированных, интероперабельных сетевых образовательных продуктов, удовлетворяющих вышеперечисленных требованиям. Трудно не согласиться с выводами европейских специалистов, принимающих самое непосредственное участие в реализации программ информатизации ЕС. Тем более, что многие апостериорные выводы экспертов ЕС полностью согласуются с изложенным в данной книге материалом и теоретически обоснованы в главах 1, 2. Если же не все кажется очевидным, имеются вопросы и сомнения – есть простор для творчества, в котором, надеемся, эта книга будет полезна. 132
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
Оглавление
133
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
ПРИЛОЖЕНИЯ
134
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
Приложение 1
Терминологический словарь Байт
– стандартное «слово» для вычислительной техники, состоящее из 8 бит. Все «слова», которыми обмениваются устройства компьютера или компьютеры между собой, таким образом, одинаковой длины – 8 «букв» (8 разрядов двоичного числа).
Бит
– минимальная единица информации. Бит может принимать два значения, которые трактуются как «0» и «1», «да» и «нет», в самом общем случае – «включено» и «выключено».
Г
– обозначение множителя 1073741824 (это 230) при указании информационных объемов. Число Г близко к 1 миллиарду (109), в привычной десятичной системе счисления такой множитель имеет словесный эквивалент «гига». Поэтому часто говорят «гигабайт». В первом приближении это миллиард байт, но более точно Г – это несколько больше.
Гипертекст
– текстовый материал в электронном виде, снабженный перекрестными ссылками. С помощью специальных программных средств выделенные тем или иным способом слова текущего фрагмента текста являются ключевыми. Выбор (чаще всего с помощью манипулятора «мышь») такого слова приводит к переходу к другому фрагменту, например, разъясняющему ключевое слово, или использующему его в другом контексте или что угодно иное, задуманное создателями гипертекстового продукта.
Глобальная (компьютерная) сеть
– географически не ограниченная компьютерная сеть. Обмен информацией осуществляется между компьютерами, сколь угодно удаленными друг от друга. Глобальные сети используют как общие линии связи (проводные телефонные линии, оптиковолоконные кабели общего назначения, спутниковые ретрансляторы и т.д.), так и специализированные (только для сети). Последние, как правило, фрагментарно. В итоге, цифровой поток на компьютер конечного пользователя невелик – от десятков Кбит/с. (телефонная связь) до сотен Кбит/с. (специальный канал). Наиболее популярна сегодня глобальная сеть Internet. Любая глобальная сеть может быть связана с любой локальной или другой глобальной.
Данные
– обобщенное понятие информационных массивов в компьютерной технике и информатике. По существу представляют собой единообразные массивы в двоичном цифровом коде, которые могут расшифровываться, как текст или набор чисел, звук или видеоряд и т.д.
DVD
– Digital Versatile Disk (цифровой универсальный диск). DVD визуально практически не отличается от CD-ROM, имеет те же размеры и внешний вид. В зависимости от типа размещаемой информации компакт-диски DVD подразделяют на: DVD-video (записан видеофильм), DVD-ROM (записаны мультимедиа данные и программы), DVD-RW (заготовка, позволяет пользователю делать свои записи и перезаписывать, т.е. стирать старую и делать новую запись на том же месте). Более подробно – см. CD. 135
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
Интерактив
– от английского interactiv (взаимодействие). Чаще всего говорят об интерактивном режиме работы пользователя с компьютером. По существу это означает поочередные «высказывания» (в широком смысле – от выдачи информации до произведенного действия) каждой из сторон. Причем каждое высказывание производится с учетом как предыдущих собственных, так и высказываний другой стороны.
Информационные ресурсы (ИР)
– информация (контент), доступная в компьютерных сетях. Чтобы подчеркнуть это часто используют более полные определения: электронные ИР или сетевые ИР. В нашем случае аббревиатура ЭИР совпадает с более широким определением, поэтому используется ИР.
К
– обозначение множителя 1024 (это 210), часто используемого в компьютерной технике и информатике. По смыслу и значению К очень близок к привычному множителю 1000 (103), в словесном выражении – «кило» (километр, килограмм). Поэтому в просторечии часто говорят «килобайт», что не совсем точно.
Контент
– от английского content (содержание, содержимое, суть). Информация, предназначенная для непосредственного восприятия пользователем, в связи с чем контент организован, логически связан и представляется в формах, доступных человеку.
КТО
– компьютерные технологии обучения. Понятие объединяет эффективное применение новых средств (ЭИР, компьютеры, коммуникации) и методов организации и проведения учебного процесса (новые педагогические технологии, использующие электронные издания и ресурсы).
Локальная (компьютерная) сеть
– группа компьютеров, объединенных для обмена информацией. Группа локализована, например, в пределах одного здания. Небольшая удаленность компьютеров друг от друга позволяет связывать их кабелями с высокой пропускной способностью (10 – 100 Мбит/с.).
М
– обозначение множителя 1048576 (это 220) при измерении информационных объемов. По смыслу и значению М близок к привычному в десятичной системе множителю 1000 000 (106), в словесном выражении – «мега». Поэтому в просторечии часто говорят «мегабайт», что не совсем точно.
Мультимедиа
– совокупность информационных объектов всех возможных видов – от символьных до аудиовизуальных, объединенных программными средствами для представления в интерактивном режиме. Несколько раньше появился термин «гипермедиа», означавший расширение гипертекста аудиовизуальной информацией. По существу оба термина эквивалентны.
Off line
– дословный перевод «вне линии (линия выключена)». Термин связан с компьютерными сетями. На самом деле линия связи, конечно используется. Но ответ на свой запрос пользователь получает по прошествии некоторого времени. Использованием линии управляет не пользователь, а сетевые компьютерные программы, которые 136
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
руководствуются оптимальной загрузкой телекоммуникаций (линий связи и серверов). Понятный аналог режима off line – обычная почтовая связь. Электронная почта также работает off line, но это определяется как раз удобствами пользователя: адресат в удобное время прочтет послание и в удобное для себя время подготовит и отправит ответ. В большинстве же случаев режимом off line пользуются, когда объем требуемой по запросу информации слишком велик, чтобы пропустить его по сети в темпе, привычном для человеческого восприятия. В этих случаях делается запрос, информация за некоторое, достаточно длительное время закачивается (передается и записывается) на компьютер пользователя, и уже после перерыва человек просматривает (или иначе использует) полученное в произвольном, удобном для себя темпе и последовательности. On line
– дословный перевод «на линии (линия включена)». Термин связан с компьютерными сетями и означает непосредственный контакт с источником информации в текущем времени. Понятный аналог – телефон: собеседников связывает линия, предназначенная в данный момент только для них. Поэтому любой вопрос без задержек вызывает ответную реакцию. Строго говоря, компьютеры в сети никогда не работают on line по принципу телефона (например, они не могут говорить одновременно или перебивать друг друга). Теория компьютерных сетей – это, прежде всего, теория пакетной передачи данных. Пакет данных, по существу, почтовое отправление. Так что на самом деле мы всегда в сети все получаем квантами и с задержкой. Поскольку темп человеческого восприятия достаточно невысок, малых задержек мы просто не замечаем.
ПК
– Персональный компьютер. В тексте аббревиатура ПК подразумевает компьютер, используемый как автономно, так и включенным в компьютерную сеть.
Портал
– специализированный вход в глобальную сеть. Специализация позволяет снабдить портал набором функций и сервисов, необходимых в данной области и при данных видах деятельности. Например, сервис быстрого поиска в сети сайтов, содержащих ИР по заданной теме. Понятный аналог – комфортабельный лифт, в котором вы не только сбережете силы и время, но и приведете себя в порядок перед зеркалом, предупредите по телефону о своем визите и т.д.
Программа
– обобщенное понятие набора инструкций, выполняемых компьютером, группой компьютеров с целью реализации определенных функций. На физическом уровне представляют собой массив в цифровом двоичном коде, который расшифровывается, как последовательность команд для выполнения. Программы могут также быть представлены в виде последовательности инструкций, понятных человеку, который эту последовательность редактирует. Перевод с «человеческого» языка на «компьютерный» (из одного шифра в другой) называется компиляцией. Процесс компиляции на компьютере обеспечивают компиляторы, которые сами являются программами.
Программное обеспечение (ПО)
– совокупность программ, обеспечивающих выполнение компьютером тех или иных функций. Термин ПО используется и как понятие, обобщающее все возможные программы. 137
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
Real time
– дословный перевод «реальное время». Режим, при котором произошедшее событие мгновенно становится известным всем заинтересованным. Примеры: прямая ТВ трансляция, разговор по телефону. Real time становится понятнее на примерах «от противного». Иногда в телевизионной трансляции событий издалека звук опережает изображение. При использовании компьютерной телефонии, наоборот, возможны ощутимые задержки ответа собеседника. Причина – где-то по пути использовались компьютерные сети, собирающие данные в пакеты для пересылки. Время сборки пакета плюс ожидание его отправления и определяет отклонение от real time. В ТВ примере пакеты видеоданных много «тяжелее» звуковых, опаздывают они оба, но картинка больше.
Сайт
– концентратор логически связанных информационных ресурсов (ИР) в глобальной сети. Снабжен специальным программным обеспечением, реализующим ответы на запросы ИР по сети. Чаще всего физически ИР с необходимым обеспечением расположены на подключенном к сети компьютере, который называют сервером. Сайт – логическая единица, один сервер может поддерживать множество сайтов.
Сервер
– компьютер, точнее, программно-технический комплекс, на котором размещены различные данные, программные модули общего пользования, информационные ресурсы (ИР) и специальные программы, обеспечивающие доступ к ИР и другим данным из локальной/глобальной сети. С развитием компьютерных сетей, расширением множества ресурсов, увеличением количества и объемов запросов пользователей сети серверы становятся многомашинными с распределенной базой данных (распределением ИР по компьютерам комплекса). В этом случае сервер – понятие логическое, подразумевающее некоторое множество компьютеров, решающих единую задачу под управлением специализированного программного обеспечения.
CD
– аббревиатура от английского Compact Disc (компакт-диск). Обширное множество носителей информации, записанной в цифровом коде. Более точное название – оптический компакт-диск (не путать с «лазерными дисками», где информация записывалась в аналоговой форме, а сам диск существенно большего диаметра – как известная в середине ХХ в. грампластинка). Внешне CD представляет собой пластиковый диск диаметром 120 мм, одна сторона которого покрыта светоотражающим слоем. Привод CD содержит источник сверхтонкого светового луча, сканирующего поверхность диска. Физически информативной является толщина или затемненность в микроточке диска, вызывающая отклонение или ослабление отраженного сканирующего луча. Наиболее широко известны CD-audio – компакт-диски со звукозаписями. В 90-е гг. ХХ в. распространение получили CD-ROM и другие диски этой группы (CD-video, CD-R, CD-RW). В последние годы быстро завоевывают популярность компакт-диски группы DVD (DVD-ROM, DVD-video, DVD-RW). По существу DVD-носитель качественно заменяет все предыдущие группы CD с увеличением количества информации примерно на порядок.
CD-ROM
– Compact Disk-Read Only Memory (компакт диск-память только для чтения). В зависимости от типа размещаемой информации, оптические 138
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
компакт-диски этой группы подразделяют на: CD-video (записаны видеофрагменты), CD-ROM (записаны мультимедиа данные и программы), CD-R (заготовка, позволяет пользователю сделать свою запись на диске), CD-RW (информацию можно перезаписывать, как на магнитном носителе). Более подробно – см. CD. Электронное издание (ЭИ)
– содержательное издание на отчуждаемом материальном носителе, чаще всего – на оптическом компакт-диске (CD). Обычно подразумеваются CD с однократной записью (CD-ROM, DVD-ROM, CD-video, DVD-video), которые тиражируются на фабрике путем штамповки. «Электронным» издание называют в связи с необходимостью использования для его воспроизведения некоторого электронного устройства, в нашем случае – компьютера. ЭИ включает собственно контент во всех формах – от текстовой до аудиовизуальной, и программу-реализатор, обеспечивающую представление информации пользователю в интерактивном режиме. В состав ЭИ могут также входить программные модули, реализующие модели самого широкого спектра.
– термин, объединяющий электронные издания на отчуждаемых Электронные издания и ресурсы носителях и информационные ресурсы в компьютерных сетях. (ЭИР) ЭИР образовательные
– электронные издания и ресурсы, предназначенные для использования в любых образовательных целях. Включают учебные ЭИР, информационно-справочные источники и обширное множество изданий общекультурного характера.
ЭИР учебные
– электронные издания и ресурсы для поддержки программируемого учебного процесса в учреждениях общего, специального, профессионального образования, а также для самообразования в рамках учебных программ, в том числе нацеленных на непрерывное образование (послешкольное, послевузовское, повышение квалификации и т.д.)
– устаревший термин, не совсем точный, так как под него подпадают и Электронные средства учебного содержательные продукты (контент), и чисто программные, и даже аппаратные средства (компьютеры, периферийные устройства и др.). назначения (ЭСУН) WWW
– от английского World Wide Web (всемирная паутина). Общепринятое образное название глобальной компьютерной сети. Аналогия с паутиной дала производные определения: Web-мастер, Web-дизайн, Web-сайт, Web-сервер (иногда Web пишут русскими буквами – Веб). Оглавление
139
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
Приложение 2
Образовательные ЭИР в рамках ГОСТ С 1 июля 2002 г. вступил в силу межгосударственный стандарт «ГОСТ 7.83-2001, Электронные издания. Основные виды и выходные сведения». Стандарт определяет два ключевых понятия: Электронный документ: документ на машиночитаемом носителе, для использования которого необходимы средства вычислительной техники. Электронное
издание:
электронный
документ
(группа
электронных
документов),
прошедший редакционно-издательскую обработку, предназначенный для распространения в неизменном виде, имеющий выходные сведения. Согласно ГОСТу электронные издания различают: •
•
•
По наличию печатного эквивалента: –
электронный аналог;
–
самостоятельное.
По природе основной информации: –
текстовое (символьное);
–
изобразительное;
–
звуковое;
–
мультимедийное;
–
программный продукт.
По целевому назначению: –
официальное;
–
научное;
–
научно-популярное;
–
производственно-практическое;
–
нормативное производственно-практическое;
–
учебное;
–
массово-политическое;
–
справочное;
–
для досуга;
–
рекламное;
–
художественное.
Из перечисленных в ГОСТе к образовательным относятся:
140
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
1. Учебное
электронное
систематизированные
издание: сведения
электронное
научного
или
издание,
содержащее
прикладного
характера,
изложенные в форме, удобной для изучения и преподавания и рассчитанное на учащихся разного возраста и степени обучения. 2. Научное электронное издание: электронное издание, содержащее сведения о теоретических и (или) экспериментальных исследованиях, а также научно подготовленные к публикации памятники культуры и исторические документы. 3. Научно-популярное электронное издание: электронное издание, содержащее сведения о теоретических и (или) экспериментальных исследованиях в области науки, культуры и техники, изложенные в форме, доступной читателюнеспециалисту. 4. Справочное электронное издание: электронное издание, содержащее краткие сведения научного и прикладного характера, расположенные в порядке, удобном для их быстрого отыскания, не предназначенное для сплошного чтения. 5. Художественное электронное издание: электронное издание, содержащее произведения
художественной
литературы,
изобразительного
искусства,
театрального, эстрадного и циркового творчества, произведения кино, музейную и другую информацию, относящуюся к сфере культуры и не являющуюся содержанием научных исследований. Учебные ЭИР, определенные в разделе 1.2., однозначно соответствуют целевой группе ГОСТ. Информационно-справочные ЭИР объединяют, в соответствии с ГОСТом, справочные и научные электронные издания. ЭИР общекультурного характера объединяют научнопопулярные и художественные электронные издания по ГОСТ. •
По технологии распространения: 1. Локальное электронное издание: электронное издание, предназначенное для локального использования и выпускающееся в виде определенного количества идентичных экземпляров (тиража) на переносимых машиночитаемых носителях. 2. Сетевое электронное издание: электронное издание, доступное потенциально неограниченному кругу пользователей через телекоммуникационные сети. 3. Электронное издание комбинированного распространения: электронное издание, которое может использоваться как в качестве локального, так и в качестве сетевого. Здесь мы также видим полное соответствие материалов раздела 1.2. ГОСТу. • По периодичности: –
непериодическое;
–
сериальное; 141
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
–
периодическое;
–
продолжающееся;
–
обновляемое.
• По структуре: –
однотомное;
–
многотомное;
–
электронная серия.
ГОСТ 7.83-2001 использует только один термин: «электронное издание». На наш взгляд, имеется необходимость осуществить терминологическую развязку изданий на локальных носителях и сетевых продуктов. В настоящей книге для электронных изданий на локальных носителях употребляется, в соответствии с ГОСТом, термин электронные издания (ЭИ). Для сетевых же продуктов применяется термин информационные ресурсы (ИР), как традиционный в терминологии компьютерных сетей и устоявшийся в профессиональном сообществе. Тогда аббревиатура ЭИР – электронные издания и (информационные) ресурсы становится объединяющей для всех – локальных, сетевых и комбинированных технологий распространения. Оглавление
142
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
Приложение 3
Справочник по компонентам мультимедиа Адаптация палитры Любое изменение цвета в регистрах палитры приводит к изменению соответствующих пикселей на экране монитора. Однако, в тех случаях, когда палитра уже сформирована, а работа не требует коррекции цвета в нарисованных фрагментах, желательно, чтобы замена задействованных регистров не сопровождалась соответствующим изменением пикселей экрана. С этой целью большинство графических пакетов поддерживают режим адаптации (fit mode) палитры. Вне этого режима назначение новых цветов регистрам автоматически изменяет цвет и на экране. В режиме адаптации "новая" палитра приводится в соответствие с задействованной ранее таким образом, чтобы требующие изменения пиксели переназначались тем регистрам, значения которых аналогичны или максимально приближены к первоначально имевшимся для этих пикселей. Например, линия нарисована зеленым цветом из регистра 5. После изменения палитры этому регистру назначен желтый цвет. При работе в режиме адаптации линия останется зеленой, но ее пиксели уже соответствуют новому, «зеленому» регистру 3. Вне этого режима
зеленые
пиксели
экрана
по-прежнему
относятся
к
регистру
5,
и
линия
перерисовывается новым, содержащимся в нем, желтым цветом. Степень адаптации палитры зависит от доступных оттенков при переназначении регистров. Если в новой палитре среди цветов не будет зеленых, то и восстановление таких оттенков на уже выполненном рисунке не представится возможным. В этом случае, скорее всего, соответствующие зеленые цвета будут заменены на близкие им по значению серые. Аддитивный синтез Один из способов синтезирования звуков – так называемый «аддитивный синтез». При этой форме синтеза звук сначала анализируется на содержание определенных частот, после чего происходит пересчет амплитуды для каждой из гармоник, составляющих звук. Далее обработанные данные сохраняются в компьютерной форме. В момент воспроизведения несколько генераторов программируются таким образом, чтобы повторить гармоники, содержащиеся в оригинальном звуке и, таким образом, получить требуемый сигнал. Основным недостатком аддитивного синтеза является необходимость использования большого
количества
генераторов,
чтобы
получить
звук,
достаточно
хорошо
приближенный к исходному. Оборудование для создания аддитивного синтеза достаточно дорогое, и сам процесс требует больших затрат ресурсов вычислительной системы. Поэтому со временем производители синтезаторов отошли от технологии аддитивного синтеза и стали 143
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
развивать другие направления, такие как FM-синтез и WAVE Table-синтез. Аналоговый способ записи Аналоговый способ записи основывается на записи величин, которые непрерывно изменяются во времени, т.е. изменение параметров может происходить на любую бесконечно малую величину за минимально короткий срок. Для того, чтобы осуществить как можно лучшую запись звука или видео, необходимо создать записывающее и воспроизводящее устройство, которое может записывать бесконечно много уровней звукового сигнала практически бесконечно быстро. Очевидно, что данная задача может быть решена только с некоторым приближением, так как является идеальной, а степень этого приближения будет определять качество системы. Основным недостатком аналогового способа записи является неизбежное появление искажений при перезаписи звука/видео. Перезапись представляет собой процесс считывания электромагнитных сигналов, записанных, например, на магнитной ленте, и последующую запись считанного сигнала обратно на магнитную ленту. Любая, даже самая лучшая аналоговая система записи и считывания информации, основанная на изменении магнитного поля, всегда имеет не идеальную конструкцию, тем самым привнося в процессе считывания и записи погрешности, которые отражаются на качестве звучания. Таким образом, сам физический принцип аналоговой записи подразумевает искажения при перезаписи. Анимационные эффекты переходов Эффект проявления можно использовать не только для отдельных объектов. При соединении нескольких анимаций в одну можно проявить изображение первого кадра добавляемой анимации через последний кадр предыдущей. Если полученная анимация не является гладкой, можно попытаться обратить ее недостатки в определенные достоинства. Например, можно подчеркнуть возникновение подергивания изображения или прерывистые движения объекта, достигая художественных эффектов стоп-анимации (stop-animation effect). Такой метод может быть особенно полезным при использовании его на последовательности видеокадров, оцифрованных с частотой один кадр за такт. Незначительное дрожание контурных линий можно устранить или смягчить путем размытия границ (motion blur effect). В некоторых случая коррекцию приходится делать непосредственной прорисовкой на каждом кадре вручную. Этот процесс называется ротоскопированием (rotoscoping).
144
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
Анимация физических объектов Движение объекта достаточно просто анимировать, нарисовав этот объект в крайних положениях движения и вставив между этими положениями несколько промежуточных кадров, отражающих перемещение. Однако необходимо отметить, что движение на экране – это единственный способ передачи основных характеристик анимируемых объектов – их конструкции, массы, степени упругости и прочее, т.е. "оживление" изображения всегда должно быть осмысленным, учитывать реально действующие в природе законы кинематики и динамики. Поэтому при анимировании реально существующих объектов необходимо отражать их физические свойства. Анимация фрагментов изображения Рисунки, выполненные линиями, можно прорисовывать перед глазами зрителя. Для этого устанавливается необходимое количество кадров. Сам рисунок помещается на последнем кадре. Затем с его копии на предыдущем кадре стирается небольшая часть, а оставшееся изображение вновь копируется на очередной предыдущий кадр, и так до первого кадра. Аналогичным образом можно создавать эффект заливки замкнутых областей. Изображение можно собрать перед глазами зрителя из отдельных частей или кусочков. Если на экране появляются несколько одинаковых объектов, то прорисовать или собрать их можно при помощи одной и той же анимации, но с задержкой по фазе. Так, для распускающегося розового куста отрабатывается анимация только одного цветка. Затем полученную анимацию выводят на экран несколько раз. Для того, чтобы общий результат не выглядел монотонным, движения роз не должны совпадать по фазе. Анимация цвета Анимировать можно не только объекты, но и цвет. Цвета на экране могут проявляться или исчезать, менять свои основные характеристики. Часто используется эффект зацикливания цвета. При этом необходим только один кадр в качестве основного изображения. Изменение цветов в регистрах (в компьютерной технике регистр – это аппаратный или программный фрагмент памяти для временного хранения или использования данных) приводит к изменению аналогичных цветов и на экране. Изменение цветов в компьютере происходит быстрее, чем перерисовка всего изображения, в результате чего анимация зацикливанием цвета будет показываться на экране быстрее, чем показ серии кадров с полноцветным изображением, а эффект перехода одного цвета в другой будет более плавным. Создание циклической анимации требует аккуратного планирования цветовой палитры, а также, как и в случае с морфингом и проявлением одних изображений через другие, 145
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
– некоторого ограничения числа одновременно изменяемых цветов в каждом последующем кадре по сравнению с предыдущим. Библиотеки изображений Для компьютерной графики характерной является возможность использования различных стандартных графических элементов – символов, оригинальных тематических, контурных, черно-белых и цветных изображений, доступных непосредственно в рамках рабочего пакета (например, Clip Arts для CorelDraw) или специальных сервисных программ. На сегодняшний день существуют сотни фирм, занимающихся разработкой заготовок под различные графические пакеты. Использовать заготовки можно только двумя способами: импортировать выбранную заготовку в качестве элемента уже имеющегося изображения или в качестве основного рисунка с дальнейшим его редактированием. При создании графических работ своеобразной библиотекой символов являются также поддерживаемые рабочим пакетом гарнитуры шрифтов. Буквы при этом выводятся на экран подобно другим рисованным заготовкам и, в отличие от текстового режима, воспринимаются как графика. Отметим, что при работе с послойной графикой (например, в программах CorelDraw, Adobe Illustrator и т. д.) по завершении рисунка желательно перевести выведенные на экран буквы из текстового режима в графический. Это делается для того, чтобы избежать возможных искажений при импорте файла в другой рабочий пакет или формат, поддерживающий данный шрифт. Библиотеки фотоизображений Благодаря развитию компьютерной техники и технологии появилась возможность записывать стандартные изображения с негативной или обратимой пленки методом перевода графики в цифровой код на оптические компакт-диски. Технология перевода фотоснимков в цифровой код с последующей записью на диск была разработана фирмой Estman Kodak. Этой же фирмой были составлены и первые библиотеки фотоизображений в формате PhotoCD. Записанные таким образом фотографии легко доступны для работы при наличии специальной считывающей программы (например, PhotoCD Viewer), однако ряд пакетов компьютерной графики поддерживает самостоятельный просмотр CD – библиотек без инсталляции дополнительных программ. Записанные на лазерный диск фотоизображения – это вариант растровой графики. На экране монитора такое изображение выводится с тем разрешением, с которым оно было записано. Однако, в ряде случаев имеется возможность регулирования растра в сторону уменьшения или увеличения. При этом необходимо иметь в виду, что существенные изменения 146
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
размеров битовой карты по горизонтали и вертикали могут привести к значительным искажениям графики. (При увеличении соответствующих размеров изображение может воспроизводиться как размытое, при уменьшении – деформируются очертания или вообще исчезают мелкие детали.) Векторная графика Вектор (vector) представляет собой направленный отрезок, соединяющий две точки плоскости, и, с точки зрения математического описания, полностью определяется набором координат этих точек. Компьютерная графика, построенная при помощи векторного описания составляющих изображение элементов, называется векторной (vector graphics). Изображение в векторном формате представляет собой совокупность различных линий, причем каждая линия определяется начальной и конечной точками и математической формулой. Основными графическими элементами изображения в векторном формате, как и любого другого графического изображения, являются точка, отрезок прямой и кривая линия. Из этих элементов, в конечном счете, может быть построен объект. Кривые в векторном формате можно создавать в двух режимах. В первом случае узлы (начальная и конечная точки) вычисляются после «рисования»; во втором сначала задаются узлы кривой, а затем формируется кривизна кривой при помощи касательных. Математическое описание имеют не только отдельные графические элементы, но и целостные объекты – окружности, многоугольники и т. п., а также такие атрибуты этих объектов, как размеры, углы, толщина линии, расположение, характер заливки и прочие.
Видеосигналы Для передачи цветного изображения необходимо передавать не только характеристику яркости каждого пикселя изображения, но и его цвет. Для отображения цвета пикселя на электронно-лучевой трубке необходимо определить три цветовые составляющие: красную (Red), зеленую (Green) и синюю (Blue). Передача отдельных сигналов RGB теоретически требует увеличить обычный диапазон сигнала в три раза, и, как следствие, появляются проблемы, связанные с синхронизацией трех независимых сигналов. Решением этих проблем является отказ от RGB и добавление отдельного сигнала цветности (chrominance or chroma signal) к существующему сигналу яркости (luminance signal). Последний несет информацию о яркости в данной точке изображения, в то время как сигнал цветности представляет цвет. Сигнал цветности – это синусоидальная волна, включенная в сигнал яркости в качестве поднесущей (subcarrier). Такое совместное использование сигналов 147
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
яркости и цветности называется композитным видеосигналом (composite signal). Наиболее часто этот видеосигнал используется в бытовой видеотехнике формата VHS. Компонентный видеосигнал (component signal) – это способ хранения и обработки видеосигнала, при котором компоненты видеосигнала хранятся по отдельности. Наиболее популярным вариантом компонентного сигнала является видеосигнал Y/C, состоящий из разделенных сигналов яркости (компонента Y) и цветности. Канал цветности содержит в себе информацию об оттенке и насыщенности цвета и называется компонентой C. Сигнал Y/C используется в системах S-VHS и Hi-8. В профессиональной видеотехнике используется YUV-сигнал. Этот сигнал также является компонентным сигналом и позволяет получать максимальное качество изображения, так как требует минимальной обработки при записи и воспроизведении видеоизображения. Данный сигнал обычно используется в видеотехнике форматов Betacam, Betacam SP, M-II, D-3 и др. Видеостандарты Видеостандартом
называется
описание
формы
кодирования
видеоизображения
определенным видеосигналом. Такое описание является неизменным и поддерживается различными производителями видеооборудования. В настоящее время в мире существует множество видеостандартов, определяющих различные типы телевизионного вещания. Исторически
сложилось,
что
видеостандарты
варьируются
в
зависимости
от
географического расположения той или иной страны. К примеру, NTSC стандарт используется в Северной Америке, в Центральной Америке, в Японии, на Южном побережье Тихого океана и в некоторых частях Южной Америки. Стандарт PAL используется в Англии, Западной Германии и Нидерландах, Стандарт SECAM – во Франции и в ее бывших колониях, в бывшем Восточном блоке (в том числе – в СНГ) и в странах Среднего Востока. Наиболее «старым» видеостандартом является стандарт NTSC (National Television Systems Committee). Стандарт NTSC был создан в 1948 г. как национальный стандарт для телевещания. NTSC определяет все параметры, которые позволяют любому телевизору в Северной Америке принимать телевещательный сигнал. Этот стандарт имеет частоту 30 кадров в секунду в чересстрочном режиме (нечетные строки отображаются за первый проход, четные – за следующий). Такая система показа делит каждый кадр на два поля и, следовательно, каждую секунду – на 60 полей. Вертикальное разрешение NTSC составляет 525 сканирующих строк, но диапазон видимых строк составляет 484 строки. Еще одним распространенным стандартом является стандарт PAL (Phase Alternation Line). PAL определяет 25 чересстрочных кадров в секунду, имеющих 625 сканирующих строк. Разработанный после NTSC, PAL дает более широкий диапазон для модуляции цветности, что, 148
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
естественно, улучшает разрешение цвета. В 1967 г. видеостандарт PAL был адаптирован в Англии, Западной Германии и Нидерландах, а затем распространился и в других странах мира. Однако в Бразилии используется модификация этого стандарта, названная PAL-M, которая объединяет улучшенный диапазон цветности и частоту кадров, равную 30 кадрам в секунду, с 525 строками в кадре. В России телевидение использует стандарт SECAM (Sequential Couleur Avec Memoire). Частота кадров в SECAM соответствует частоте кадров в стандарте PAL-M. Для кодирования сигнала цветности используется частотная модуляция. Эта система также дает более высокое разрешение цвета, чем NTSC стандарт. Существуют две модификации SЕСАМ стандарта – горизонтальный SECAM и вертикальный SECAM. Виды компьютерной графики Под термином «компьютерная графика» (computer graphics) принято понимать систему и средства ввода, вывода, отображения, преобразования и редактирования графических объектов под управлением компьютера. С учетом организации работы графической системы, различают интерактивную (interactive graphics) и пассивную графику (passive graphics). В первом случае пользователь имеет возможность просматривать и модифицировать изображение на экране монитора, задавая команды с помощью клавиатуры и позиционирующих устройств; во втором – дисплей используется только для вывода изображений под управлением программы без вмешательства пользователя. В зависимости от сферы использования, графические изображения имеют различный характер и смысловую нагрузку. Выделяют художественную, символьную и деловую графику. Художественная графика (art graphics) является компьютерным аналогом традиционных форм прикладного искусства (рисунка, живописи, офорта и т. д.). Символьная, или псевдографика (character graphics) является результатом построения изображений на экране монитора из литер специального «графического набора». Так называемая деловая графика (business graphics) использует средства графического представления информации в виде, принятом в деловой практике (например, линейные графики и столбцовые диаграммы с поясняющими текстами, круговые диаграммы, совмещение графиков и таблиц). Восприятие цвета Внешний мир заполнен миллионами неповторимых оттенков, каждый из которых является результатом особого смешения световых волн различной длины. Визуальное представление человека о цвете описывается трихроматической теорией цвета (trichromatic theory of color) или теорией Юнга-Гельмгольца (Young-Helm Holtz), согласно которой любые цвета можно получить смешением трех основных (первичных) цветов. Для излучаемого света 149
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
первичными цветами являются красный, зеленый и синий; для отраженного – голубой, пурпурный и желтый. Длина световой волны определяет цвет, находящийся в диапазоне от красного до фиолетового, с радугой цветов между ними, что составляет спектр цвета (color spectrum). Амплитуда световых волн обычно воспринимается глазом в качестве яркости (brightness) или освещенности (luminance). В реальном мире люди редко смотрят на действительные (настоящие) источники света – солнце, прожектор и т. д. Большая часть света, который попадает в глаза, является отраженным светом. То есть, все, что мы видим, подвергнуто влиянию характеристик отражения, поглощения, преломления и дифракции. Сами по себе объекты не имеют действительных цветовых характеристик. Различные поверхности отражают световые волны определенной длины и поглощают другие. Например, когда солнечный свет падает на листья растения, пигменты поверхности листа отражают только зеленые длины волн и поглощают остальные. Когда осенью листья осыпаются при листопаде, изменения в химическом балансе растения дают возможность проявиться другим цветам (красному, желтому, коричневому и т. д.), что и создает великолепие осеннего леса. Трихроматическая теория восприятия цвета учитывается при составлении цветовых моделей для изображений, выводимых на экран монитора и подготавливаемых для печати в полиграфии. В первом случае цветовая модель строится на зеленом, красном и синем первичных цветах (поскольку экран является своеобразным источником света), во втором – на голубом, пурпурном и желтом (поскольку зритель видит на бумаге цвета в отраженном свете). Соответственно, основным фоном для мультимедиа продуктов является черный (результат полного отсутствия излучения), для печатной продукции – белый (результат полного отражения). Выделение объектов в изображениях Графические пакеты, предполагающие работу с реалистическими изображениями, как правило, поддерживают несколько вариантов выделения объектов (фрагментов) на имеющемся изображении. Основными из них являются выделение по цвету (color range selection) и выделение в задаваемую замкнутую область. Выделение по цвету предполагает, что указан пиксель, цвет которого принят за базовый, и количество оттенков, близких к нему по тону. При этом автоматически выбираются прилегающие друг к другу пиксели необходимых оттенков. Возможны варианты, когда пиксели заданного диапазона выбираются по всему изображению, независимо от их расположения относительно друг друга, а также производится дополнительный выбор еще некоторого количества оттенков, близких по тону к этому диапазону. Выделение по цвету удобно использовать в том случае, если выделяемый объект резко отличается по цвету от своего 150
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
«окружения». Например, желтый цветок на фоне зеленой травы выделяется именно с помощью этого метода. Выделение в заданную область предполагает выбор фрагмента изображения по задаваемой границе. При этом границы выбора могут иметь форму окружности, овала, многоугольника и т.д. Область сложной конфигурации получают либо обрисовкой нужной границы от руки, либо объединением и исключением заданных форм, таких как круг или многоугольник. Поскольку реалистичность изображения, как правило, достигается «мягкими» границами изображенных предметов, то и выделение различных деталей (фрагментов) может осуществляться с таким же «мягким» контуром. Это означает, что для граничной полосы заданной толщины задаются своего рода характеристики прозрачности пикселей, позволяющие плавно свести на нет границы выделенного фрагмента. Детальная и ограниченная анимации По степени детальности проработки покадрового изображения различают классическую (детальную) и лимитированную (ограниченную) анимации. В первом случае необходимо значительное количество рисунков на каждую секунду экранного действия. Иногда каждый кадр требует отдельного рисунка. В лимитированной анимации используется как можно больше повторов уже сделанных фаз. Как правило, в такого рода фильмах на секунду экранного времени затрачивается не более шести рисунков. Детальная анимация обязательна при расчете быстрого и плавного движения. В противном случае быстрое движение не прочтется на экране, а медленное может сопровождаться дрожанием контурных линий. В остальных случаях, как правило, вполне оправдана ограниченная анимация. При этом нередко используют прием удвоения рабочих кадров. (Смена изображений 2х12 раз в секунду вместо нормальных 24 все равно будет восприниматься глазом как непрерывность.) Зрительный эффект практически одинаков, а экономия ресурсов существенная. Добавление цвета в черно-белые изображения Рабочими цветовыми моделями для черно-белых изображений, как правило, являются режимы Grayscale и Duotone. В то же время, в любой момент черно-белое изображение может быть преобразовано в «цветной» цветовой режим в системах RGB, Lab, CMYK или HSB. При необходимости, к черно-белым изображениям может быть добавлен цвет (отличный от серых оттенков). Процесс добавления цвета определяется рабочей цветовой моделью. Так, например, при работе с Duotone-изображениями дополнительная цветовая гамма добавляется путем настройки кривой распределения цвета (кривой двутона – Duotone curve). В результате к рабочей шкале от 151
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
черного до белого оттенков добавляется дополнительная – от любого заданного до черного. Этот процесс достаточно прост и к тому же не увеличивает размер файла, поскольку не требует введения дополнительной информации. При необходимости Duotone-изображения переводятся в обычный цветовой режим. Это увеличивает размер файла в связи с другим способом кодирования цвета, однако позволяет изменять цвета отдельных фрагментов, а также использовать прозрачные, разноцветные и градиентные заливки. В обоих случаях необходимый фрагмент выделяется одним из предусмотренных программой способов, и цвет накладывается в виде дополнительного прозрачного цветного слоя или непосредственно с помощью прозрачной цветовой заливки. Градиентные заливки от одного цвета к другому могут использоваться как в прямом, так и в обратном направлении спектра. Подобный процесс напоминает раскрашивание контурных рисунков. Замена голоса на MIDI-канале Стандарт MIDI (Musical Instrument Digital Interface) определяет 16 каналов, каждый из которых может звучать своим голосом. Этот номер для каждого из каналов может изменяться в процессе воспроизведения музыкального произведения. Для смены голоса канала предназначена специальная команда. Если синтезатор получает такую команду, он переключает соответствующий канал на указанный голос инструмента и все данные, посылаемые по этому каналу, с этого момента будут воспроизводиться голосом нового инструмента. Такая возможность исключается при проигрывании WAVE-звуков, так как из общего звучания нескольких инструментов весьма сложно извлечь и заменить звучание одного инструмента. При работе с MIDI-файлами такая возможность существует благодаря тому, что в MIDI-файле хранится информация не о звучании инструмента, а только информация, управляющая синтезатором голоса. Запись анимации без сжатия Как только закончился просчет анимации, каждый кадр должен быть записан в какойлибо форме. Основные способы при этом – покадровая запись без сжатия, запись с применением сжатия и запись с уменьшением количества цветов. Объем данных, который должен быть обработан и показан для каждого кадра анимации, существенно влияет на скорость появления каждого кадра на экране. И, следовательно, на скорость прокрутки созданной анимации в целом. Эта зависимость особенно сказывается при просчете трехмерных объектов.
152
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
Каждый кадр можно записать на жесткий диск (однако это потребует значительного дискового пространства даже для коротких фрагментов). В этом случае кадры не сжимаются и остаются полноцветными. Запись анимации с уменьшением количества цветов Одним из способов экономии ресурсов является уменьшение по цвету 24-битных изображений до 8-битных при помощи программного обеспечения обработки графических изображений. При этом объем данных существенно уменьшается, поскольку при 24-битном кодировании цвета на каждый пиксел экрана приходится 3 байта, а при 8-битном – 1 байт. Конечно, большая часть привлекательности исходного изображения теряется, но в целях увеличения скорости показа анимации этим приходится жертвовать. Обычно подобный перевод изображения является автоматической операцией, однако в некоторых случаях автоматический перевод может дать неудовлетворительное качество. Следует также помнить, что перевод каждого кадра анимационного фрагмента в 8-битный режим создает проблемы с адаптацией палитры. В этом случае следует понимать, что после такого перевода требуется некоторая доработка адаптивной палитры фрагмента. Далее 8-битное изображение можно загрузить в программу двумерной анимации, которая произведет дополнительное сжатие движения, используя специальные алгоритмы сжатия. Запись на Video CD Video-CD представляет собой оптический диск, по размеру полностью совпадающий с аудио компакт-дисками и дисками CD-ROM. Video-CD содержат как аудио-, так и видеоинформацию. Видеоинформация хранится в сжатом виде с применением алгоритма компрессии MPEG-1. Для кодирования видеоизображения и аудиосопровождения применяются специальные устройства, которые могут иметь от двух до восьми специализированных процессоров. Такие устройства позволяют сжать видеоизображение в десятки раз без заметного искажения изображения, что позволяет хранить на одном Video-CD до 74 мин. полноценного видео. В настоящее время Video-CD вытесняются более качественными DVD. Запись нескольких MIDI-треков одновременно Электронные
синтезаторы
позволяют
воспользоваться
важной
особенностью
использования компьютера с аудиоплатой со встроенным MIDI-интерфейсом. Благодаря тому, что музыкальные синтезаторы позволяют в реальном времени генерировать MIDI-команды сразу для нескольких каналов, создается возможность записывать их одновременно. Это позволяет создать сначала все партии на синтезаторе, потом переписать их в MIDI-файл на 153
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
компьютере, отредактировать этот файл при помощи более удобных программ-редакторов, и снова записать исправленный музыкальный фрагмент на синтезатор или переслать на другое MIDI-устройство типа сэмплера. Запись новых сэмплов Для создания собственных сэмплов многие сэмплеры имеют высококачественные АЦП (аналого-цифровой преобразователь) и аудио-вход. Для того, чтобы создать простейший сэмпл, необходимо соединить аудио-выход инструмента или микрофона с аудио-входом сэмплера и записать одну ноту (обычно «ре» первой октавы) или фразу. Этот звук будет автоматически транспонирован для всей клавиатуры. В более дорогих сэмплерах есть возможность создавать многослойные сэмплы для более точного отражения звучания инструмента, а также для создания сэмпла, состоящего из звуков разных инструментов: не переключая каналы/инструменты можно заставить одну часть клавиатуры воспроизводить звук пианино, а другую – звук ударных инструментов. Затеняющие модели Лучевой просчет должен принимать во внимание все аспекты объекта, указанные на стадии его моделирования – цвет, форму поверхности, углы, отражаемость. Даже при ограничении числа видимых пикселей данный процесс может занимать достаточно много времени. Чем сложнее сцена и объекты в ней, тем дольше происходит просчет. Чтобы иметь возможность ориентироваться в предполагаемых результатах и определить, насколько созданная сцена соответствует замыслу, используются не лучевые просчеты, а затеняющие модели. Подобные модели дают менее реалистичное изображение, но значительную экономию времени. Затеняющие модели более быстрые, но менее реалистичные, их удобно использовать для промежуточных тестов, в то время как просчет лучом – менее быстрый, но более реалистичный – для получения конечных изображений. Lambert (плоское) затенение – самая простая и быстрая затеняющая модель. Затенение граней поверхности определяется отражением вокруг их нормальных точек. Все точки одной и той же грани затеняются одинаково, что приводит к существенному сокращению машинного времени при просчете модели. Lambert-затенение не позволяет получить разнообразие светотеневых оттенков. Обойти эту проблему можно при помощи алгоритмов гладкого затенения, предполагая, что существующие грани на самом деле – не многоугольники, а гладкие кривые. Gouraud и Phong – две популярных модели гладкого затенения. Gouraud-затенение
(произносится
«гy-poy»)
усредняет
нормали
окружающих
поверхностей с целью определения нормали для вершины. Затем вычисляется затенение для каждой вершины. Наконец, затенение вершин каждой грани усредняют вдоль ее поверхности, 154
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
создавая диффузорное затенение. Этот метод смягчает нелинейности между отдельными частями модели, но не устраняет их, что становится более заметным с увеличением кривизны поверхности. Указанная
проблема
решена
в
модели
Phong-затенения
путем
вычисления
соответствующих значений затенения для каждого пикселя. Phong-затенение улучшает эффект диффузии и отражения света и, естественно, используется для построения точных теней. Звуковое разрешение Звуковое разрешение (audio resolution) – это характеристика цифровой системы записи и воспроизведения звука, отражающая правильность представления амплитуды исходного аналогового сигнала. Современные цифровые аудиосистемы бывают 16-разрядными и 24разрядными. Иногда производители звуковых плат указывают более высокую разрядность (например, 32 бита). Но это – не разрядность преобразования, «цифра-аналог», просто есть резоны хранения и обработки звука с такой разрядностью. Высокая разрядность записи (высокое звуковое разрешение) – это качество звука с одной стороны, но и большой объем хранения, высокий цифровой поток при воспроизведении – с другой. Звуковые кодеки Количество информации, которое необходимо обрабатывать при использовании цифрового звука, достаточно велико. Это приводит к тому, что для хранения информации необходимо применять все более и более емкие цифровые носители. Чтобы сократить количество информации, используются различные алгоритмы кодирования цифрового звука. Обычно систему кодирования называют кодек (codec). Кодек – это сокращение от слов «кодер-декодер» (coder-decoder). Кодек может представлять собой специальную микросхему или, в компьютерном варианте, может быть реализован в виде специальной программы, загруженной в память компьютера. Различают симметричные и несимметричные алгоритмы кодирования. Симметричные алгоритмы
затрачивают
приблизительно
одинаковое
время
на
кодирование
и
декодирование аудиоданных. Однако, такие алгоритмы обычно не позволяют сильно уменьшать количество информации. Несимметричные алгоритмы кодирования обычно затрачивают большее количество времени на кодирование звука, чем на декодирование, но позволяют достичь гораздо лучших результатов.
155
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
Звуковые платы Звуковая плата – это специализированная плата, вставляемая в разъем на шине компьютера и предназначенная для записи и воспроизведения звука компьютером. Обычно на плате располагаются АЦП и ЦАП для цифро-аналоговых преобразований, несколько разъемов для подключения внешних аудиоустройств, музыкальный синтезатор, а иногда – специальный процессор для обработки звука и интерфейс для подключения устройства чтения CD-ROM дисков. Различают 16, 24-разрядные звуковые платы. Они позволяют записывать и воспроизводить звук при помощи 16 или 24-разрядных АЦП/ЦАП при частоте дискретизации от 11 до 48 кГц. Обычно звуковые платы имеют разъем линейного входа (Line In) для подключения внешнего источника звукового сигнала (магнитофона, CD-проигрывателя и т.д.), разъем для подключения микрофона (Mic In) и разъем для подключения внешних громкоговорителей или наушников (Out). На большинстве звуковых плат имеется встроенный усилитель громкости, обеспечивающий мощность выходного сигнала до 4 Вт, что достаточно для подключенных пассивных динамиков. В некоторых звуковых платах (как правило, более качественных) используется неусиленный выход для наименьших искажений звукового сигнала. В этом случае следует использовать высококачественный внешний усилитель или активные колонки. В звуковых платах, рассчитанных на профессиональное применение, иногда также имеются разъемы для подключения цифровых магнитофонов или цифровых аудио компактдисков, что позволяет работать с цифровым звуком напрямую, без неизбежных потерь при цифро-аналоговых преобразованиях. Иерархия и компоновка движения Монолитные по форме объекты обладают бесконечным числом степеней свободы в пространстве. Вследствие этого для них можно задавать практически любое движение. Если моделируемые объекты являются частью какого-либо другого объекта или сами состоят из нескольких деталей, то на каждое составляющее звено накладываются связи, ограничивающие его самостоятельные перемещения. Большая часть пакетов программного обеспечения позволяет компоновать объекты по подобной иерархической системе, как это происходит и в реальной природе. Скомпонованными по такой системе объектами можно манипулировать в пределах сцены. При этом изменение положения одного из элементов влечет за собой перемещение всех остальных, стоящих ниже по иерархии, но не обязательно тех, которые расположены выше. Так, рука человека представляет собой своеобразную иерархическую систему, в которой палец прикреплен к кисти, кисть – к 156
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
предплечью, предплечье – к плечу, плечо – непосредственно к туловищу. Движение кисти заставляет передвигаться пальцы руки, но не обязательно плечо, предплечье или туловище. Лучшие
пакеты
программного
обеспечения
позволяют
учитывать
не
только
иерархичность сочленения отдельных деталей в единой конструкции, но и накладывают соответствующие ограничения на перемещения этих деталей. Так, например, человеческие суставы способны поворачиваться и сгибаться только на определенный угол и в определенных направлениях. Учет иерархии и ограниченности движений (связей) позволяет создавать анимации, наиболее приближенные к реальности. В процессе создания анимации можно компоновать не только моделируемые объекты, но также камеры и источники света. Так, объединив камеру с движущимся объектом, можно заставить зрителя следовать за объектом; объединив с тем же объектом источник света, можно получить эффект театрального ведения лучом. Трехмерные пакеты, как и 2D-анимация, предполагают выделение ключевых кадров из процесса создаваемого движения. Программное обеспечение позволяет определить изменение ориентации модели в пространстве за указанное количество кадров, и получить каркасное или "рыхлое" кубическое очертание объекта перед непосредственным покадровым просчетом анимации. Существуют опции, позволяющие при этом определять входные и выходные точки (параметры) временных кривых. Изменение регистров палитры Как только меняется значение какого-либо регистра палитры, на экране монитора изменяются соответствующие пиксели. При несогласованной адаптации палитр необходимо следить за тем, чтобы изменение цветовых регистров не влекло за собой искажений изображения. Различные цветовые оттенки в палитре достигаются смешением стандартных красного, зеленого и синего цветов (система RGB). Суммарное число рабочих оттенков зависит от количества используемых данной программой уровней интенсивности цвета. Так, прежде большинство VGA – видеоадаптеров осваивало 64 уровня интенсивности красного, зеленого и синего. Таким образом, для этих систем количество цветовых вариаций составляло 64x64x64, то есть 2144; а на экране одновременно могло появляться 256 цветов. Современные видеоадаптеры VGA (или SVGA) осваивают 256 уровней интенсивности RGB и в этом случае каждому регистру палитры может быть присвоено одно из 16777216 значений возможных цветовых вариаций. Изменение цветового баланса Цветовое решение любого изображения строится в рамках какой-либо рабочей цветовой 157
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
модели – RGB, CMYK, Lab, HSB. При необходимости в рамках этих же моделей может происходить и изменение цветового баланса как отдельных фрагментов, так и изображения в целом. Изменение цветового баланса происходит в автоматическом режиме, однако при этом должны быть заданы соответствующие количественные характеристики составляющих рабочей цветовой модели. При работе в системе RGB задается количественное содержание красных, синих и зеленых оттенков. Имеющиеся изображения, с одной стороны, как бы разбавляются пикселями задаваемых тонов, с другой стороны – изменяются за счет коррекции оттенков уже имеющихся пикселей. При работе в системе HSB аналогичным образом можно изменить яркость и насыщенность оттенков. При этом имеющиеся на экране монитора пиксели разбавляются соответствующего значения пикселями серых оттенков. Однако изменение цветового баланса отдельных фрагментов может привести к нарушению целостного восприятия изображения, в первую очередь – за счет нарушения восприятия на границах ретушированных фрагментов. Поэтому необходимо следить, с одной стороны, за тем, чтобы изменение цветового баланса отдельного фрагмента не приводило к сбою цветового решения всего изображения (такие фрагменты не должны неоправданно выделяться за счет цвета или контрастности), с другой стороны – за тем, чтобы границы между выделенным фрагментом и остальным изображением оставались плавными. Индексирование цветов Максимально
возможная
реалистичность
компьютерного
изображения
обычно
достигается при использовании 24-битового цветового разрешения, способного описать 16,7 миллионов цветовых оттенков. Однако 24-битовая графика требует значительных ресурсов (память, цифровой поток), поэтому в мультимедиа продуктах часто используется графика более низкого цветового разрешения. Процесс перевода изображения из 24-битового представления цвета в более низкое принято называть индексированием. Индексирование изображений в 8битовое цветовое разрешение предполагает создание ограниченной палитры, так как в отличие от
24-битовой
графики,
палитры
8-битовых
изображений
представляют
собой
последовательный набор цветовых регистров, значения которых можно регулировать по специальной шкале RGB или CMYK. Поскольку индексирование изображения предполагает резкое сокращение используемых цветовых оттенков, а реалистичность представления все так же является основополагающим фактором, не всегда можно довериться простому автоматическому переводу 24-битовой палитры в использующую меньшее количество цветов. В ряде случаев автоматическому переводу предшествует «механическое сокращение» количества цветов. Так, области с 158
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
одинаковыми по тону цветовыми оттенками желательно предварительно заменить на однотонные заливки, постепенные переходы из одного цвета в другой – на смешение определенным образом пикселей граничных цветов и т. п. После такой предварительной подготовки количество сокращаемых цветов резко уменьшается, что позволяет предугадать характер вновь полученного изображения. При переводе в 1- и 4-битовое представление (соответственно в 2 и 16 цветах) такая предварительная работа не требуется. Всегда представится возможность автоматически изменить любой из назначенных цветов на нужный оттенок в том случае, если компьютер подберет какой-либо цвет, не соответствующий вашему представлению о желаемом цветовом решении индексированного изображения. Использование компьютера для создания MIDI-файлов Простейшим
способом
создания
MIDI-файлов
является
создание
музыкальных
произведений при помощи компьютера с аудиоплатой, снабженной встроенным MIDIсинтезатором. В этом случае при помощи манипулятора «мышь» в специальной программе знаками нотной грамоты записывается музыкальный фрагмент. Далее программа распознает нотную запись произведения и формирует MIDI-команды для синтезатора звуков, который и проигрывает произведение. Таким способом можно создавать даже профессиональные произведения, которые в дальнейшем требуют специальной настройки на голоса, воспроизводимые профессиональными синтезаторами. Но основа музыкального произведения будет неизменна независимо от того, каким образом данное произведение было написано. Источники создания палитры Большинство графических пакетов, как правило, уже имеют собственную палитру. Пользователь может непосредственно использовать ее в своей работе, скорректировать согласно своим представлениям о цветовом решении того или иного изображения или сформировать новую палитру, вообще не принимая в расчет предложенную программным обеспечением. Коррекция имеющейся палитры предполагает следующие методы: •
изменение регистров с учетом моделей используемых цветовых моделей;
•
просчет необходимого числа оттенков, соответствующих постепенному переходу от одного цвета к другому (в прямом или обратном направлении спектра);
•
разбавление регистров одним каким-либо цветом до получения гаммы близких по тону оттенков;
•
просчет на негативные цвета по отношению к уже имеющимся в палитре. 159
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
«С нуля» палитры создаются, во-первых, формированием из отдельных CLUT-таблиц, число регистров которых, при необходимости, предварительно сокращается; во-вторых – индексацией любого 24-битного изображения, цветовая гамма которого соответствует представлению о будущей работе. При этом вновь сформированные палитры можно корректировать любым из вышеуказанных методов. Возможностью импортировать и экспортировать из одного файла в другой определяются варианты формирования единой палитры для всех или ряда изображений мультимедиа продукта. В определенных случаях единая палитра может содержать некоторый изменяемый кластер (cluster – набор цветовых регистров) при условии неизменности остальной части. Отметим, что если в дальнейшем предполагается использование изображений в полиграфии, то еще до начала работ следует адаптировать сформированную палитру к системе CMYK. В противном случае достигнутые цветовые эффекты могут быть нарушены. Калибровка монитора Не всегда фотографическое изображение правильно отражается на экране монитора в связи
со
свойствами
электронно-лучевых
трубок
и
электронных
схем
различных
производителей. Для предотвращения подобных казусов при работе с фотографическими изображениями
рекомендуется
предварительная
калибровка
монитора,
позволяющая
отрегулировать различные системные параметры, влияющие на цветовое представление изображений на экране. Калибровка экрана монитора включает в себя два вида работ – непосредственную аппаратную настройку (device calibration) и настройку на соответствие основным цветовым моделям (RGB и CMYK) при переводе изображения из одного цветового представления на экране в другое (system calibration). Калибровка непосредственно экрана монитора предполагает калибровку гаммы (gamma), цветового баланса (color balance), черной и белой точек цвета (black and white point of color) и режима черно-белого представления (gray-scale monitor). Все эти функции обычно выполняются автоматически после установки цвета, используемого при печати на бумаге (фотобумаге, бумаге для репродукций и т. д.). Внешние условия калибровки экрана (уровень освещенности в рабочей комнате, настройка освещенности и контрастности представления изображения на экране) должны сохраняться неизменными при дальнейшей работе. В случае изменения одного из условий калибровку экрана необходимо повторить. Системная калибровка необходима в том случае, когда источниками воспроизводимых на экране реалистических изображений являются изготовленные типографским способом фоторепродукции. Такие репродукции, как правило, имеют в своей основе цветовую CMYKмодель – стандартную в отечественной полиграфии. В свою очередь, основным видом 160
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
мониторов являются RGB-мониторы, что предполагает работу с RGB-изображениями. Системная калибровка, так же как и аппаратная, выполняется в автоматическом режиме, и порядок ее выполнения зависит от типа рабочей программы. Калибровка сканера Так как сканирование изображений является одним из основных способов получения компьютерных изображений (сканирование слайдов, фотографий, фоторепродукций), то необходимо, чтобы во время сканирования цвета оригинала были скопированы максимально точно. К сожалению, разные производители сканеров используют различные технологии сканирования, которые имеют различные параметры восприятия цвета. Это приводит к появлению
некоторых
различий
между
оригинальным
изображением
и
результатом
сканирования. Чтобы избежать подобных несоответствий, используется специальная процедура настройки сканера на правильную цветопередачу. Эта процедура основана на сканировании тестовых экземпляров и сравнении полученных результатов с заранее известными. Такая процедура производится автоматически и позволяет достичь максимально правильной цветопередачи. Каркасное моделирование Каркасное моделирование использует двумерные и трехмерные каркасно-проволочные элементы, такие как многоугольники, круги и кубы. При этом кривые, как правило, поддерживаются в виде сплайнов (splines), т.е. могут быть определены математически. Обычно программы моделирования используют с этой целью кривые Безье (Bezier). Чтобы сформировать объект, можно соединить вершины составляющих его элементов. Большая часть пакетов программного обеспечения поддерживает выборочное перемещение отдельных вершин, что позволяет деформировать объект в целом и изменять его форму. Плоскости, сформированные различными каркасно-проволочными элементами, определяют поверхности, которые затем обтягиваются материалом (skinning). Процесс каркасного моделирования
напоминает
сборку
в
обратной
последовательности
предварительно
нарезанного хлебного батона. Отдельные кусочки «хлеба» соединяются друг с другом в один ряд, а затем вся поверхность «батона» покрывается «запеченной корочкой» – материалом. Кодеки адаптивной компрессии звука Наиболее распространенными считаются: – MPEG Layer III (или mp3) – разработан Fraunhofer IIS для размещения аудио файлов в глобальных компьютерных сетях, а также для потокового радиовещания. С появлением 161
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
портативных mp3-плееров получил широкое распространение в качестве формата хранения аудиозаписей. Рекомендуемый коэффициент компрессии 11:1. – Windows Media Audio (или wma) – разработан Microsoft для размещения звуковых файлов в Интернете, онлайн-радиовещания в качестве альтернативы формата mp3. Рекомендуемый коэффициент компрессии 22:1. Кодирование ФЦВ Цифровое видео из-за больших объемов данных требует высокой пропускной способности компьютера. Одним из путей решения этой проблемы является сжатие или кодирование (compression or encoding) с потерей качества. Одним из основных приемов сжатия с потерей является усреднение цветов. Оно основано на том, что человек плохо различает слабые, незначительные цветовые изменения в достаточно маленькой области. Таким образом, малые, незаметные изменения в области основного цвета могут быть квантованы. Другим приемом сжатия является сжатие движения (motion compression), аналогичное тому, что применяется в анимационных программах. Во фрагментах, где мало изменений от кадра к кадру, значительное количество ненужных данных можно отбросить, а запоминать параметры только тех пикселей изображения, которые изменяются от кадра к кадру. При таком сжатии нет потерь качества. Еще один вариант сжатия видеоизображения основан на том факте, что человеческий мозг не воспринимает много деталей в динамическом изображении. Это позволяет размывать кадры при быстром движении объектов в видеофрагменте настолько, чтобы сжатое видео выдавало значительные различия, а по остановке движения – возвращаться к более четким кадрам. Конвертирование графических форматов При формировании графических изображений (особенно включающих шрифтовые надписи, тексты, таблицы) нередко приходится соединять в одном файле результаты работы нескольких программ (в нескольких различных форматах). При этом возникает ряд проблем, связанных, с одной стороны, с различиями между символьным и графическим способами представления информации, с другой – с различиями форматов, используемых в рамках каждого из этих способов. Так, для графических форматов характерны, например, различия в палитрах, для символьных – различия стандартов кодировки и таблиц символов. Ни один графический редактор не понимает всех существующих форматов. Но имеется ряд широко распространенных форматов хранения информации, принятых в качестве фактических (конкурирующих) стандартов. И, следовательно, один из способов решения данной проблемы состоит в использовании только этих форматов для передачи информации 162
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
между разными программами. Но что же делать, когда это не так? В этом случае имеет смысл воспользоваться программой, позволяющей преобразовать изображение, хранимое в одном формате, в другой. Такой процесс называется конвертированием. Большинство прикладных программ обладает некоторым набором конверторов, позволяющих принимать и сохранять файлы различных форматов. Так, например, в компьютерной графике широко используется возможность преобразования друг в друга форматов ВМР и TIFF. Копирование рисованных изображений Довольно часто рисунки, включающие большое число контуров переменной толщины, предварительно подготавливают на кальке или листе бумаги, затем с помощью дигитайзера или сканера выводят на экран монитора, и далее обрабатывают с помощью имеющихся средств. Основное неудобство копирования сканированных изображений заключается в том, что при сканировании воспроизводятся такие естественные дефекты линии, как шероховатость, неоднородность тона и прочие. Воспроизводятся также дефекты бумаги, например, шероховатости и пятна, образовавшиеся в результате коррекции копируемых рисунков специальными ластиками или пастами. Любые дефекты особенно явно проявляются при сканировании с большим разрешением. Некоторые графические пакеты поддерживают режим автокоррекции
сканированных
изображений.
В
результате
задействованные
пиксели
перераспределяются с назначением белого и черного цветов; при этом серые оттенки оригинала либо исчезают с экрана монитора, либо приобретают более низкие значения, «присоединяясь» к окрашенным в черный цвет пикселям. Таким образом, с одной стороны, удаляется "грязь" на сканированном изображении, а с другой – окраска самих линий и фона приобретает равномерный характер. Копирование фото- и видеоизображений В
качестве
копируемых
образцов
можно
использовать
различные
фото-
и
видеоизображения. Первые выводятся на экран при помощи дигитайзера или сканера, вторые – оцифровкой с помощью специальных плат ввода-вывода видеоизображений. Использование дигитайзера предполагает копирование «вручную» с выделением необходимых контурных линий и цветовых плоскостей. При этом качество копии на экране монитора зависит от мастерства пользователя, умения выделить в образец именно те линии и цветовые плоскости, воспроизведение которых полностью отразит характер копируемого изображения. Заметим, что для копирования цветовых плоскостей замкнутым контуром на образце выделяется подлежащая закраске область и параллельно выбирается соответствующий инструмент приложения цвета. При этом цвет может быть видоизменен в соответствии с используемой палитрой. 163
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
Аналогичным способом обрабатываются сканированные фотоизображения (фотографии, слайды) и оцифрованные видеоизображения, с той лишь разницей, что выделение контуров и цвета выполняется не «с листа», а непосредственно на экране монитора. Выделение основных контурных линий предполагает удаление цвета как такового, что, с одной стороны, позволяет применять "свой" тип закраски, с другой – основываясь на реалистичном характере изображений, добиваться более грамотных построений конструкции и формы рисованных объектов. Для удаления «ненужных» цветов необходимо выделить либо замкнутую область, либо пиксели одного цвета. В обоих случаях всем отмеченным пикселям автоматически присваивается цвет фона (background color), а контурным линиям, выделенным в виде кривых или плоских фигур сложной формы – текущий цвет палитры (foreground color). Коррекция фотофакторов При ретушировании реалистичных изображений под термином «фотофакторы», как правило, понимают яркость (освещенность – brightness) и контрастность (contrast) изображения. Именно эти факторы являются основными при непосредственном фотографировании и печати диапозитивов и фотоснимков. Яркость и контрастность регулируются автоматически при заданных значениях этих характеристик. При этом изменяется цветовой диапазон между самой светлой и самой темной точками. В предельном случае такие точки имеют значения абсолютно белого и абсолютно черного цветов. При увеличении контрастности изображения цветовые оттенки становятся ярче, но общее число их сокращается, светлые области осветляются, затемненные области приобретают более темные оттенки. При уменьшении контрастности изображение становится более серым, границы размываются, при минимальной контрастности изображение принимает однотонный серый вид. Соответственно, при изменении параметров яркости цвет становится либо более блеклым, либо более насыщенным. Яркость и контрастность являются взаимосвязанными параметрами. Поэтому в абсолютном
большинстве
случаев
эти
параметры
корректируют
одновременно.
Для
ретуширования изображений в автоматическом режиме некоторыми графическими пакетами поддерживаются специальные функции, позволяющие подобрать наиболее подходящее сочетание яркости и контрастности для каждого конкретного изображения. При этом определяются наиболее светлая и темная точки выделенного фрагмента (или изображения в целом), им назначаются, соответственно, значения белого и черного цветов. Остальные пиксели принимают новые цветовые характеристики, значения которых зависят от разницы между назначенными абсолютными цветами (белым и черным) и изменяемыми оттенками.
164
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
Маски прозрачности При наложении фильтров, заливке цветом, восстановлении ранее сохраненного изображения и т. д. зачастую возникает необходимость выделения областей экрана, где в данный момент все эти функции должны игнорироваться. С этой целью большинство графических пакетов поддерживает возможность наложения и работы в режиме масок (mask). В зависимости от рабочей программы, маски создаются либо выделением специальной области на экране, либо формированием по типу геометрического объекта. В первом случае используются инструменты
произвольного
(лассо)
и
геометрически
определенного
(круг,
овал,
многоугольник) выделения, отмеченная область запоминается в так называемый mask-буфер и становится невосприимчивой к любым средствам создания и редактирования изображения. Во втором случае в режиме формирования маски пользователь создает рисованный объект – силуэт, «загораживающий» основное изображение от дальнейшего воздействия цветом. Маска при этом может иметь форму в диапазоне от произвольно проведенной линии до сложной конфигурации объекта. В обоих случаях предусмотрены специальные команды, прекращающие действие маски. В любой момент маска может быть инвертирована (задействованной, наоборот, становится ранее не выбранная область), удалена или запомнена с целью повторного использования. Некоторые графические пакеты поддерживают специальный слой для формирования масок, который затем может быть полностью использован в качестве маски. Ряд программ, использующих для улучшения разрешения цвета альфа-каналы (alpha channels), позволяет накладывать маски с регулируемыми 256 уровнями прозрачности, что позволяет создавать эффекты проявления одного изображения через другое. При этом, как правило, степень проявления определяется 256 оттенками серого цвета. Многослойная покадровая анимация При создании многослойной покадровой анимации обычно используют приемы снижения объема данных. Например, проработке подвергаются только изменяемые в данный момент детали объекта, остальные его части выводятся на экран в виде второго статичного слоя. Слоев может быть несколько, в зависимости от сложности рисунка. Приведем пример двухслойной анимации: говорящий человек. Подвижны только губы (первый анимируемый слой), остальные части лица остаются без изменений (второй статичный слой). Вводя в анимацию различные слои, необходимо иметь в виду следующее обстоятельство: чтобы зритель рассмотрел изображение, оно должно быть повторено на экране монитора на протяжении минимум 10 кадров (на кинопленке – 16). В качестве самостоятельного слоя может рассматриваться слой, на фоне которого предполагается действие. При необходимости фон может анимироваться точно так же, как и 165
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
отдельные объекты. Для соединения самостоятельных слоев в один зрительный ряд используют два основных метода: постепенное проявление одного слоя через другой и простое наложение слоев переднего плана друг на друга и на общий фон. Многотрековая запись в программах-секвенсорах В профессиональных программах-секвенсорах обычно не используется однотрековый способ записи музыкальных произведений. Этот способ достаточно медленный и неприемлем для профессиональной работы. Для более быстрой записи используют многотрековый способ записи. Такие редакторы, как Cubase Audio, CakeWalk Professional фирмы Twelve Tone Systems и синтезаторы Ensoniq и Korg, позволяют оперировать несколькими (от четырех до шестнадцати) MIDI-каналами в реальном времени. Предварительно записав все партии в память синтезатора или включив автоаккомпанемент, можно одновременно записать все каналы и получить практически готовый синхронизированный MIDI-файл. Однако, так как MIDI-команды не передают собственно звук голосов, то впоследствии требуется настроить для каждого записанного MIDI-канала голос инструмента. Морфинг В некоторых случаях весьма эффективно постепенное проявление изображения на экране. Здесь возможны два варианта. Либо изображение проявляется «из ничего» в результате постепенного уменьшения степени прозрачности рисунка по отношению к каждому предыдущему кадру, либо морфируется (постепенно преобразуется) из другого изображения. Некоторые пакеты программного обеспечения поддерживают расширение морфинга (polymorhing) – полиморфический переход. (Например, Elastic Realiry фирмы Elastic Reality Inc. и Digital Morph фирмы HSC Software Inc.) Морфинг автоматически создает постепенный переход от одного объекта к другому или формирует двумерное изображение за указанное число шагов. Выполняя сложное морфирование, желательно всю анимацию выдерживать в одной цветовой палитре, так как слишком большое число изменяемых цветов на каждом последующем кадре по сравнению с предыдущим может вызвать эффект мерцания или появления белых точек на экране монитора Музыкальные синтезаторы Одним из основных источников MIDI-команд является электронный синтезатор. Отличие синтезатора от MIDI-клавиатуры состоит в том, что MIDI-клавиатура не имеет синтезатора
звуков
и
является
лишь
устройством,
генерирующим
MIDI-команды. 166
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
Воспроизведение звука в соответствии с этими командами осуществляет другое MIDIустройство. Синтезатор, наоборот, имеет встроенный синтезатор звуков, поэтому может либо сам воспроизводить эти MIDI-команды, либо транслировать их на другое MIDI-устройство. Синтезаторы довольно сильно различаются по функциям и возможностям. Практически все синтезаторы поддерживают MIDI-стандарт и имеют MIDI-интерфейс. Синтезаторы также могут иметь различное количество клавиш, отличаться по возможностям синтезатора голосов
инструментов,
по
встроенным
возможностям
редактирования
и
хранения
музыкальных произведений и т.д. Профессиональные синтезаторы отличаются прекрасным звучанием и большими возможностями редактирования, записи и обработки музыкальных произведений, что отражается и на их стоимости. Наложение карты в анимации При создании анимационных моделей для отражения свойств модели и материала используется
наложение
двумерных
изображений
(текстур).
Наложение
двумерного
изображения на трехмерную поверхность в процессе просчета созданной модели называется наложением карты (mapping). В модулях просчета существующих пакетов программного обеспечения обычно используются следующие модели наложения карты: – проекционное наложение карты (projection mapping) проецирует на трехмерную поверхность такие плоские изображения, как рисунок или фотографию. Процедурные затенители (procedural shaders) накладывают текстурную карту поверхности, используя алгоритмы, позволяющие пользователю управлять ее характеристиками, например, изменять волокнистость или турбулентность окраски мрамора; – отражающее наложение карты (reflection mapping), повторяя свойства проекционного, создает иллюзию отражения изображения на поверхности; – при шишковидном наложении (bump mapping) значениями яркости накладываемого изображения определяется непрозрачность формируемой поверхности. Нелинейный видеомонтаж Системы нелинейного монтажа видеоинформации (desktop non-linear systems) появились на рынке видео- и кинопродукции в конце XX в. Системы нелинейного монтажа имеют два принципиальных отличия от традиционных монтажных
линеек.
Во-первых,
они
используют
только
цифровое
представление
видеоинформации. Во-вторых, обеспечивают прямой доступ к любому видеофрагменту, более того, начало и конец фрагмента переназначаются практически мгновенно. Понятно, что вторая особенность является следствием первой – прямой доступ к файлам привычен для любого компьютера. В результате обеспечивается доступ к любому кадру исходного файла цифрового видео (ФЦВ). 167
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
Таким образом, исходный ФЦВ легко разбивается на множество фрагментов. Каждый фрагмент можно просмотреть, изменить его длину переназначением первого и последнего кадров и объединить фрагменты в нужную режиссеру последовательность. При этом все операции определения и монтажа фрагментов производятся в десятки и сотни раз быстрее, чем в традиционной аналоговой монтажной линейке. Действительно, аналоговые технологии требуют для выделения фрагмента перезаписи его на отдельный носитель. В цифровом же монтаже используются только адреса граничных кадров фрагментов, а затем компьютер автоматически выстраивает нужные видеопоследовательности. Естественно,
цифровые
системы
нелинейного
монтажа
легко
включают
в
видеопоследовательность компьютерную графику и анимацию, видео- и аудиоэффекты. Нотаторы В программе-нотаторе
для
каждого
инструмента,
звучащего
в
музыкальном
произведении, записывается своя партия в соответствии с классической нотной грамотой. Для создания большей реалистичности на экране присутствует изображение нотного стана, а в панели символов находятся изображения всех музыкальных символов, используемых в нотной грамоте. При помощи манипулятора «мышь» на нотном стане наносятся символы нот. В момент проигрывания произведения программа анализирует записанную партитуру, переводит нотную запись в форму MIDI-команд и воспроизводит звучание при помощи синтезатора на звуковой плате или при помощи внешнего музыкального синтезатора. Программы-нотаторы
чрезвычайно
удобны
для
людей,
имеющих
классическое
музыкальное образование и не имеющих большого опыта работы с компьютером. Эти программы также могут быть использованы и для обучения нотной грамоте. Оболочка анимационного моделирования Построение трехмерных моделей достаточно сложный и трудоемкий процесс. Аниматору необходимо представлять создаваемый объект в трехмерном виде, что совсем не просто в случае, если объект имеет сложную форму. Для облегчения процесса построения моделей
программное
обеспечение
предоставляет
аниматору
специальную
оболочку
моделирования. Стандартный пользовательский интерфейс оболочки дает возможность просмотра четырех проекций конструируемого объекта. Обычно это проекции на основные координатные плоскости и изометрическая проекция. Однако иногда существует возможность просмотра построенной модели в пространстве и на черном фоне. Такой просмотр создает иллюзию нахождения объекта в так называемой виртуальной, искусственной вселенной, что очень помогает увидеть недостатки при создании модели.
168
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
К числу удобных инструментов стоит отнести возможность масштабирования изображения. Во время построения сложных моделей часто бывает необходимо увидеть небольшой участок модели и в случае невозможности укрупнить необходимое место очень сложно правильно произвести многие операции. Так же весьма полезны операции вращения модели в пространстве. Однослойная покадровая анимация Двумерная анимация имеет всего две координаты для расположения объекта в пространстве. Следовательно, двумерная анимация позволяет отрисовывать объекты только на плоскости, что во многом аналогично традиционному созданию движения вручную при помощью листов кальки. Аниматоры для облегчения создания анимации разработали различные методы, которые с успехом применяются и в компьютерной двумерной анимации. Одним из таких методов является однослойная покадровая прорисовка анимируемых объектов. В первом случае от кадра к кадру с помощью различных компьютерных средств изменяется форма или положение на экране рисованного объекта, совершающего сложные движения, например, движение тела танцовщицы или развевающейся ленты в руках гимнастки. При этом необходимо сопоставлять каждый последующий кадр с предыдущим, что достигается использованием так называемых непроявляющихся (прозрачных) цветов. Непроявляющийся цвет позволяет нанести изменения на уже отработанный кадр, перенести их на следующий и может быть удален без цветового искажения готовых рисунков. Однотрековая запись в программах-секвенсорах Один из способов создания MIDI-файла – это запись в реальном времени MIDIпоследовательностей, воспроизводимых при помощи музыкального синтезатора или MIDIклавиатуры. Такая запись может быть произведена однотрековым способом. Под однотрековым способом понимается возможность записи в реальном времени только одного MIDI-канала за один сеанс записи. Практически все MIDI-редакторы имеют эту возможность. При однотрековой записи музыкального произведения используется следующая технология. Сначала записывается первый MIDI-канал, затем следующий и так далее, до тех пор, пока не будут записаны все MIDI-каналы музыкального произведения. Главная проблема при таком способе записи заключается в том, что требуется синхронизация записанных MIDIканалов. Описание сцены Для
создания
трехмерной
анимации
смоделированные
анимационные
объекты
необходимо разместить на предполагаемой сцене в соответствии с замыслом аниматора. Любой пакет трехмерного моделирования позволяет описать анимационную сцену, однако такая 169
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
возможность, в зависимости от программного обеспечения, может быть предоставлена либо в модуле моделирования, либо в модуле просчета, либо в модуле управления движением. Описание сцен принято называть пошаговым. Первый шаг – определение ориентации (attitude) ранее созданного анимационного объекта в пространстве (в виртуальной вселенной). Ориентация определяется тремя факторами: roll, yaw и pitch. Соответственно, поворотами относительно осей X, Y и Z. Некоторые пакеты трехмерного моделирования позволяют при описании сцены задавать положение не только анимационных объектов, но и располагать на сцене двухмерные изображения типа Bitmap. Второй шаг описания сцены заключается в задании расположения источников света по отношению к объектам. При этом задается их интенсивность, цвет и фокус. Третий шаг описания сцены заключается в указании местоположения камеры (взгляда наблюдателя). Помимо указания местоположения, указывается и угол направления просмотра камеры. Таким образом, после прохождения трех шагов описание сцены содержит полную информацию, необходимую для начала просчета. Опции эффектов наложения в анимации Большинство схем наложения, как правило, имеют несколько опций, задающих отношение между двухмерной картой и трехмерным объектом. Обычно для требуемого расположения карты задаются ее координаты. Карта может быть расположена по одной из осей, во всех направлениях – как в случае мяча или шарика или вокруг одной из осей – как в случае этикетки на цилиндрической банке. Если карта по размеру меньше, чем моделируемая поверхность, то наложение может быть либо однократным, либо повторным. При повторном наложении карта проецируется до тех пор, пока не покроет всю поверхность просчитываемой модели. Другие опции просчета позволяют выиграть время за счет снижения качества изображения и наоборот. Так, например, можно включить или выключить эффект сглаживания (anti-aliasing). В компьютерной графике границы не сглаженных объектов имеют форму зубцов (лестницы), образующихся в тех случаях, когда группа пикселей ограничена вертикальными или горизонтальными линиями. Добавление переходных цветов в пограничные зоны смягчает (размывает) неровности границ. Этот процесс принято называть сглаживанием. Кроме того, при использовании затеняющих моделей некоторые пакеты программного обеспечения позволяют делать просмотр с более низким графическим разрешением за счет уменьшения пиксельного разрешения, разрешения цвета или того и другого одновременно. В ряде программ с этой целью поддерживается несколько фиксированных выходных форматов, отличающихся от стандартных разрешений мониторов. 170
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
Оцифровка видеокадров Захват (или оцифровка) видеоизображений с видеомагнитофонов, видеокамер или другого видеооборудования – это один из способов введения реалистических изображений в компьютер и воспроизведения их на экране монитора. Захват видеоизображения (видеокадра) происходит с помощью специальной программы, которая почти моментально захватит кадр. Однако, поскольку человеческая реакция существенно медленнее частоты сменяемости кадров, воспроизводимых на видеопленке, захваченный кадр может и не соответствовать зрительно запомненному в данный момент. Для устранения подобных проблем используется специальное профессиональное видеооборудование, способное позиционировать видеофрагмент с точностью до кадра. В этом случае при работе с программой захвата изображения достаточно указать точное расположение кадра, и далее этот кадр будет захвачен автоматически. Современное оборудование позволяет оцифровать видеопоследовательность в реальном времени. Палитры В компьютерной графике палитра (graphics palette) устанавливает соответствие между кодами цветов и цветами, изображаемыми на экране монитора. Как правило, палитра представляет собой последовательный набор регистров, каждому из которых соответствует свой конкретный цвет. Общее количество регистров зависит от цветового разрешения изображения. Так, палитра 1-битной графики имеет только два цветовых регистра, 4 и 8-битной – соответственно, 16 и 256 регистров. Малое количество цветовых регистров позволяет кодировать цвет каждого пикселя не описанием цвета, а номером используемого цветового регистра. Такой подход позволяет разнообразить используемые цветовые палитры и уменьшить количество информации, необходимой для хранения изображения. Изображение с 24-битным цветовым разрешением не имеет фиксированных цветовых регистров, в этом случае каждый пиксель изображения имеет описание своего цвета. Это описание обычно представляется в виде координат цвета на цветовой плоскости (в RGBмоделях) или цветовом круге (HSB-модель), содержащем в определенной последовательности все доступные оттенки. С увеличением разрешения цвета увеличиваются, соответственно, память и время просчета при выводе изображения на экран монитора. Уменьшения размеров файлов можно достичь, используя специальную палитру с индексными регистрами – так называемую CLUTтаблицу (Color Look-Up Table – таблица поиска цветов). Индексные регистры позволяют вызывать цвета более высокого разрешения. Так, например, 256-цветная CLUT-таблица ограничивает значение каждого пикселя до 8-битного, при этом каждый из 256 регистров может 171
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
вызывать цвет более высокого разрешения (12, 16 или 24-битный). Таким образом, ограничивается общее число одновременно подаваемых на экран оттенков. Как правило, графические пакеты уже имеют свои палитры «по умолчанию» (default palette), однако пользователь в любой момент может изменять значение цвета в регистрах. Это выполняется
с
помощью
регуляторов
цветовых
моделей,
предусмотренных
рабочей
программой. Любое изменение цвета в регистрах палитры приводит к изменению соответствующих пикселей на экране монитора. То же относится и к изменению любого ссылочного цвета в пределах отдельных регистров CLUT-таблицы. Передача MlDI-команд MIDI-команды можно разделить на две основные группы: системные команды и команды управления воспроизведением музыкальных фрагментов. Системные команды предназначены для обмена сообщениями между MIDI-устройствами и передачи информации о синхронизации нескольких инструментов, об установке системных часов
и
т.д.
При
помощи
системных
команд
осуществляются
все
настройки,
предназначенные для осуществления самого обмена. Команды управления воспроизведением музыкальных фрагментов предназначены для управления MIDI-устройствами в процессе воспроизведения музыкального фрагмента. Рассмотрим стандартную схему передачи MIDI-команды. Пусть исполнитель нажал клавишу синтезатора. После нажатия клавиши синтезатор формирует и пересылает команду, которая говорит о том, что нажата клавиша с номером, соответствующим ноте определенной октавы.
Компьютер
воспринимает
команду
и
записывает
ее.
Далее,
в
момент
воспроизведения, компьютер посылает синтезатору эту же команду, синтезатор принимает ее и генерирует звук, соответствующий данной ноте. Таким образом, MIDI-команда генерирует тот же отклик синтезатора, что и нажатие на клавишу. В более расширенном обмене для каждой ноты указывается громкость ее воспроизведения в зависимости от силы нажатия на клавишу, а также указывается голос инструмента (или иначе «голос»), воспроизводящего ноту. Помимо этого передается размерность нот (количество долей в такте), количество тактов, темп воспроизведения и т.д. Послойное сжатие графических изображений Большинство графических пакетов, предполагающих работу с реалистическими изображениями, поддерживают режим послойного формирования изображения (layering) в процессе ретуширования, при составлении фотоколлажей, внесении различного рода надписей на обработанные изображения и т. д. При работе в таком режиме изображение на экране 172
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
монитора представляет собой как бы сумму наложенных друг на друга отдельных битовых карт с прозрачными пикселями фона. Каждый слой имеет такие же размеры по горизонтали и вертикали, как и исходное изображение. Фирмой Adobe был разработан специальный формат PSD (Photo Shop Document), позволяющий сохранять многослойную графику. Многослойная графика требует значительного дискового пространства, поскольку PSD файлы являются своеобразной суммой размеров отдельных составляющих слоев. Заметим, что прозрачные области (незадействованные пиксели) в объем файла при этом не включаются. Воспроизведение на экране таких файлов зачастую требует значительного времени и производительности компьютера. Поэтому, по окончании формирования изображения желательно, по возможности, сокращать количество используемых слоев вплоть до одного. Просчет лучом После того, как модели и параметры объектов, а также характеристики сцены введены в компьютер, выполняется последний шаг – 3D просчет. Этот процесс включает в себя преобразование сцены и трехмерных объектов в последовательность кадров, которые можно в дальнейшем вывести на экран монитора. Различают несколько типов процессов, по качеству и скорости работы. Для визуального восприятия тех или иных объектов необходимо, чтобы преломленные от их поверхности световые волны отразились на поверхности сетчатки глаза зрителя. Чтобы наиболее полно приблизиться к реальности, компьютеру пришлось бы просчитать пути почти бесконечного числа световых волн во всей виртуальной вселенной, включая те, которые никогда не видны глазу. Технология просчета лучом предполагает вычисления, относящиеся только к видимым на экране точкам (пикселям). При этом используется так называемая функция алгоритма просчета скрытых поверхностей, при помощи которой исключаются те точки объектов, которые являются невидимыми в данный момент для камеры. При просчете лучом принимаются во внимание все параметры объекта, указанные на стадии его моделирования – цвет, форма поверхности, углы, отражаемость. Даже при ограничении видимых пикселей, данный процесс может занимать достаточно много времени. Психология восприятия цвета Люди видят цвет как результат особого смешения световых волн различной длины со всеми их волнообразными характеристиками отражения, поглощения, преломления и дифракции. Но восприятие (осмысление) цвета – процесс более субъективный. Основными характеристиками воспринимаемого цвета являются его яркость, оттенок и насыщенность. Оттенок осознается как разница в восприятии между данным цветом фиксированной
интенсивности
и
его
спектральным
«аналогом».
Яркость
позволяет
воспринимать цвет более или менее блеклым. Насыщенность – разница в восприятии данного 173
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
оттенка и его максимальной яркости. Помимо объективных характеристик цвета, для человека существуют и некоторые психологические особенности цветов. Например, человеческий глаз способен различать так называемую температуру цвета. К холодным цветам можно отнести такие цвета, как синий, фиолетовый, зеленый и т. д., к теплым цветам относятся красный, оранжевый, желтый цвета и их разнообразные оттенки. Таким образом, любой оттенок имеет относительно холодную и теплую стороны. Так, например, красно-фиолетовый цвет теплее, чем сине-фиолетовый. Использование такого рода психологических особенностей восприятия цветов является очень важным при создании дизайна мультимедиа продуктов. Интересным дополнением является теория противоположного цвета (opponent color theory) Эвальда Геринга (Ewald Hering). Одним из главных постулатов данной теории является присутствие негативных постизображений (negative afterimage) в восприятии цвета человеком. Если вы сфокусируете зрение на области с равномерным цветом около 20 с. или дольше и затем посмотрите в другую сторону, то увидите «остатки» этого изображения в противоположном цвете. Например, красный квадрат даст зеленое постизображение. В настоящее время теорию Эвальда Геринга и компонентную теорию Юнга-Гельмгольца (теория разложения видимого цвета на три первичные компоненты) объединила теория оппонентного процесса (opponentprocess theory) восприятия цвета. Постулаты данной теории объединяют в себе физику света, анатомию зрения и психологию восприятия цвета человеком. Растровая графика Растр (raster) – это форма представления информации в виде двумерного массива точек (элементов растра), упорядоченных в ряды и столбцы. Построенная на растре компьютерная графика называется растровой (raster graphics), а минимальный элемент такого изображения называется пикселем (pixel – Picture Element). Цвет каждого пикселя может быть задан независимо от остальных в данном изображении. Обычно стандартный размер пикселя соответствует минимальному размеру точки на экране монитора. Растровое изображение установленных размеров часто называют битовой картой или битовым массивом (bitmap). Каждому пикселю битовая карта ставит в соответствие один или несколько разрядов памяти, адрес которых определяется номером элемента, а значение описывает его состояние (цвет пикселя, состояние блока памяти и т. д.). Битовая карта всегда имеет то разрешение, при котором была создана. Растровые форматы Реалистические
изображения
на
экране
монитора
являются
растровыми
и
представляются в виде битовых карт. Поэтому основными форматами хранения таких изображений являются растровые форматы. 174
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
При работе с растровыми изображениями наиболее популярным форматом хранения изображений является формат TIFF (Tagged Image File Format.). Разработанный фирмой Aldus, он стандартизировал процесс сканирования и стал очень полезным и надежным в области полиграфии. Формат TIFF поддерживает цветовую систему CMYK и использует алгоритм компрессии LZW (Lempei-Ziv-Weich) без потери качества. На компьютерах типа Macintosh наиболее распространенным форматом является формат PICT. Он разработан на основе языка Mac`s Quick Draw и является весьма гибким форматом, что роднит его с форматом PostScript, за исключением того, что в формате PICT не предусмотрена работа со шрифтами в текстовом режиме. Формат PICT – один из немногих форматов, которые позволяют хранить изображение как с векторными, так и с растровыми объектами данного изображения. Формат PICT поддерживает также любые цветовые разрешения (вплоть до 24 бит/пиксель и 8 бит на альфа-канал). Редакторы звука Редактирование
звука
осуществляется
в
программах-редакторах.
Графический
интерфейс редакторов построен на едином принципе графического отображения звуковых волн. Такой интерфейс достаточно удобен, так как позволяет зрительно воспринимать различные участки звуковых фрагментов. В стандартный функциональный набор редактора входят функции: –
установки параметров и записи звука;
–
нелинейного монтажа записанного;
–
конвертирования звуковых форматов;
–
цифровой обработки звука;
–
микширования нескольких звуковых источников;
–
коррекции громкости звучания.
Ретуширование Абсолютное большинство отсканированных изображений требуют последующего ретуширования. Под этим подразумевается коррекция цветового баланса, контрастности изображения, а также проработка «вручную» некоторых деталей (фрагментов) изображения. Коррекция цветового баланса и контрастности изображения производится автоматически подбором количественного содержания тех или иных составляющих рабочей цветовой модели (например, добавлением синих, красных или зеленых пикселей) и изменением яркости и насыщенности имеющихся цветовых оттенков. Таким образом, происходит одновременное перераспределение имеющихся пикселей на отмеченном фрагменте и изменение их цветовых оттенков. 175
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
При ретушировании отдельных фрагментов изображения необходимо следить за тем, чтобы не проявлялась граница между подлежащей ретуши и оставляемой без изменений областями. Это достигается специальным подбором варианта выделения. В ряде случаев для нечетко проявившихся деталей (фрагментов) изображения используется ручная коррекция. При этом художник самостоятельно выбирает участки изображения, требующие осветления, затемнения, изменения контрастности, цветового баланса и т. д. Эта работа является исключительно монотонной и тяжелой, но при помощи ручного ретуширования художникам удается скорректировать самые плохие фотографии. Секвенсоры Для реализации партий ударных и басовых инструментов выбрана схема, основанная на принципе таблицы. Один из индексов таблицы – это обозначение ударного инструмента (басовый барабан, альт, тарелки), а другой индекс – это номер такта. Клетки таблицы закрашиваются в определенные цвета, обозначающие силу удара. Используя такую схему записи партитуры, можно избежать диссонанса и добиться синхронного звучания. Пакеты, построенные по такому принципу, имеют более удобную визуализированную структуру для ударных инструментов, чем программы-нотаторы и, следовательно, позволяют легче добиться желаемого звучания. Другая группа секвенсоров – это программы, в которых написание партитуры основано на принципе пиктограмм и схематичном представлении нот. Нотный стан и изображение ноты в классическом виде не используется. Примером может послужить пакет Power Chords. Здесь реализован принцип написания ритмических структур на основе гитарных аккордов. На экране имеется схематическое изображение гитарного грифа, вы «рисуете» на нем или выбираете из библиотеки аккорд и вставляете в ритмическую последовательность. В момент проигрывания произведения программа сама «разбирает» аккорды на отдельные ноты и преобразует полученный результат в формат MIDI-команд, после чего проигрывает произведение при помощи синтезатора. Сжатие движения Наиболее эффективным решением проблемы проигрывания анимации является технология сжатия движения (motion compression). Существует достаточно много различных алгоритмов сжатия движения, но наиболее простым и наиболее общеупотребительным является разностный метод сжатия движения. Процесс сжатия движения начинается с запоминания первого кадра анимационного фрагмента, а затем вычисляется разница между каждым последующим и предыдущим кадрами.
176
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
Смысл этой операции в том, что при записи анимации сохраняются не полные кадры, а разности между двумя стоящими рядом кадрами. В случае быстрой смены кадров эти разности занимают гораздо меньше места на диске, чем полный кадр. Этот процесс принято называть нахождением покадровой разницы. Результирующий поток данных впоследствии сжимается с использованием принципа кодирования переменной длины (RLE – run-length encoding). При воспроизведении компьютер вычисляет новый кадр, добавляя к предыдущему кадру соответствующую разность с последующим кадром. Это процесс существенно сокращает время по сравнению с проигрыванием анимации без сжатия, когда обрабатывается объем данных, соответствующий последовательности полных кадров. Сжатие и качество анимации Отметим, что любая форма сжатия всегда приводит к потери части информации, которая становится избыточной для ограничивающих форм воспроизведения изображения. Так, при переходе к 8-битному кодированию цвета теряются многие цветовые оттенки, при уменьшении графического разрешения – некоторые мелкие детали, тонкие контурные линии. При сжатии движения также происходит потеря избыточной информации. Избыточным при этом становится все, что остается после выделения различий по отношению к предыдущему кадру. Эта информация не хранится и, следовательно, ее перерисовка невозможна. Именно поэтому, если в дальнейшем предполагается использование сжатия движения, то лучше сразу отказаться от эффектов дрожания, сглаживания, размытых контуров, сложных текстур и т. п. В любом случае глаз скорее улавливает характер движения, а не детали объектов. Исключением из этого правила является заключительный кадр, поскольку зритель может некоторое время задержать на нем свой взгляд. Системы звучания Wave-звуки могут различаться не только разрешением звука и частотой дискретизации, но и системой звучания. Различают монофоническую и стереофоническую системы звучания. Монофоническая система звучания основана на одноканальном воспроизведении звука. «Моно» позволяет воспроизводить любой звук или несколько микшированных звуков через одну акустическую систему. Данный способ качественно воспроизводит звук одного источника, но при нескольких источниках звука теряется эффект пространственного восприятия. Все источники воспринимаются физически расположенными в одной точке. Стереофоническая система звучания основана на двухканальном воспроизведении звука. Она может обеспечить монофонический звук по двум каналам (т.е. имеет все положительные качества монофонической системы звучания) или осуществить разнесение источников звука по
177
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
разным
каналам.
При
правильном
микшировании
нескольких
источников
звука
в
стереофонической системе можно достичь эффекта пространственного звучания. При хранении стереофонического звука требуется хранить данные для двух звуковых каналов, что при одинаковой продолжительности требует в два раза больше памяти, чем для монозвука. Совместное использование 3D и 2D – графики Для расширения возможностей 2D и 3D пакетов анимации иногда приходится использовать их параллельно при создании одного и того же сюжета. Так, например, основной проблемой анимационного кино является поддержание всех основных характеристик объекта на протяжении всего сюжета. В каком бы ракурсе не находилась анимируемая конструкция перед глазами зрителя, как бы ни была визуально удалена или приближена к нему, она должна оставаться все той же конструкцией – с теми же формой, массой, пропорциями. При рисовании вручную это достигается только кропотливым трудом и мастерством художника. Чтобы облегчить в этом случае по-фазную обработку движения, объект предварительно может быть в упрощенной форме построен в трехмерном графическом пакете. Затем его модель ориентируют необходимым образом в пространстве и получаемые при этом изображения используют в качестве своеобразных «набросков» для ключевых кадров плоской анимации. В свою очередь, полученные в двухмерных графических пакетах изображения можно использовать в качестве материала или фактуры для трехмерных моделей. Записанные в одном формате трехмерные и двумерные анимации можно совмещать друг с другом, накладывая одно изображение на другое. Сэмплеры Основным предназначением сэмплера является оцифровка и запись оригинального звучания инструмента или любого другого естественного звука. Сэмплер дает возможность при помощи различных методов обработки видоизменить оцифрованный звук для придания ему нового звучания. Современные профессиональные сэмплеры обладают очень большим количеством алгоритмов обработки звука, что позволяет моделировать практически любое звучание инструмента, а также создавать инструменты, аналогов которых в окружающем мире нет. Полученные звуки в дальнейшем можно использовать в других синтезаторах или подключить сэмплер как MIDI-устройство к компьютеру или любому другому MIDIустройству
и
воспользоваться
его
синтезатором
для
воспроизведения
музыкального
произведения. В функции сэмплера входят: 178
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
–
воспроизведение сэмплированных звуков;
–
хранение сэмплов;
–
запись новых сэмплов;
–
редактирование параметров сэмпла;
–
подключение еще нескольких сэмплеров;
–
вывод звука в цифровой форме.
Текстура и материал Большинство графических пакетов имеют свои собственные библиотеки текстур и материалов. При этом под текстурой, как правило, понимается рисованное изображение фактуры дерева, камня, ткани, бумаги и т. д., а под материалом – какой-либо рисованный фрагмент. Пользователь может взять либо непосредственно библиотечный вариант, либо скорректировать
его
по
своему
усмотрению.
Коррекция
предполагает
изменение
фиксированных параметров единичного (повторяемого) элемента рисунка. Кроме того, возможно создание собственных образов. Создание нового варианта также начинается с формирования единичной ячейки – рисованного изображения на прозрачном или цветном фоне, которое затем многократно копируется по образцу заполнения. При этом оформление и присвоение образца может происходить двумя способами: прямым и псевдоналожением. В первом случае заранее сформированный единичный элемент несколько раз копируется до получения целостного рисунка. Псевдоналожение текстуры или материала предполагает произвольное наполнение единичным элементом необходимой области путем многократного копирования через буфер промежуточного хранения, либо с предварительной записью в виде «сечения» кисти и дальнейшим рисованием такой кистью по принципу нанесения. Улучшение звука На протяжении всего развития звуковой техники инженеры пытались создать аудиосистемы, которые наиболее правильно воспроизводят и записывают окружающие нас звуки. Так, после монофонических появились стереофонические системы звучания. Но качество стереофонического
звучания
все
же
не
полностью
передает
пространственное
распространение звука, и поэтому были разработаны специальные системы, позволяющие улучшить пространственное звучание. В настоящее время получили распространение две такие системы: система Surround Sound фирмы Dolby Laboratories и система создания трехмерного звука SRS производства Sound Retrieval Systems. Система Surround Sound основывается на выделении из стереофонического звучания третьего канала и воспроизведении его
на
дополнительной
акустической
системе, 179
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
расположенной сзади слушателя. Такой подход позволяет изменять восприятие звука и разносить звучание отдельных звуковых составляющих за линию слушателя. Вторая система – SRS – основывается на специальной технологии использования психоакустических приемов для создания трехмерного эффекта при помощи обычной пары стереонаушников или динамиков. Помимо отсутствия потребности в дополнительных динамиках, основное преимущество метода SRS заключается в том, что он не требует специальной техники записи, необходимой для использования всех достоинств техники Surround Sound. Оценка систем улучшения качества звука, как и других цифровых эффектов, основывается на индивидуальном чувственном восприятии и является делом вкуса конкретного человека. Уменьшение информационного объема анимации Уменьшить количество данных можно уже при создании анимационного фрагмента, используя специальные методы создания анимации. Так, чем больше размер изображения и чем больше количество меняющихся пикселов, тем дольше производится просчет, больше времени тратится на загрузку и воспроизведение кадра. Одним из методов уменьшения объема информации является способ создания анимации с фиксированным фоном. Анимационный фрагмент создается так, чтобы действие происходило на неизменяющимся фоне экрана. Представим себе кадр анимации, на котором мяч перемещается на фоне неба. Удобно просчитывать движения мяча на нейтральном фоне, отработать и отредактировать создаваемое движение до получения удовлетворительного результата. Это сэкономит ваше время. Фон неба в любой момент можно подставить в виде задника, даже если необходимо в последующем созданный видеофрагмент записать на видеопленку. Физиология восприятия движения Человеческий глаз обладает некоторыми особенностями восприятия изображения. Теория анимации базируется на одной из таких особенностей, а именно способности человеческого глаза сохранять на сетчатке след увиденного. Благодаря это особенности, человек, рассматривая быстро сменяющееся изображения, сливает их в единый зрительный ряд, тем самым формируя иллюзию непрерывного движения. С точки зрения физиологии человека, минимальная частота смены изображений, при которой зритель наблюдает изменение объектов как плавные и эластичные, может быть названа нижней границей непрерывного восприятия зрительного ряда. Обычно эта граница соответствует 10 – 15 кадрам в с. Верхняя граница при этом определяется реакцией мозга 180
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
человека на происходящие изменения, способностью при данной частоте смены изображений понимать смысл воспроизводимого события. Эти обстоятельства учитываются при визуальном воспроизведении динамических процессов с помощью различных технических средств. Так, в зависимости от использования конкретного технического средства частота смены кадров за секунду экранного времени составляет для кинематографа – 24 кадра, для системы телевещания PAL – 25 кадров, для системы NTSC – 30 кадров. При проигрывании компьютерной анимации частота кадров изображения колеблется, в зависимости от скорости работы компьютера, от 10 до 30 кадров в секунду. Фильтры в графике Возможностью наложения фильтров (filters) определяется одно из основных различий между «традиционной» и компьютерной графикой. Фильтр – это программное средство преобразования уже имеющегося на экране монитора изображения с целью достижения различного рода визуальных эффектов. В ряде случаев это могут быть сервисные программы, доступные только в рамках рабочего пакета. Фильтры могут накладываться как на полноэкранное изображение, так и на отдельные его фрагменты. Поскольку действие фильтров основано на перераспределении или изменении определенным образом уже имеющихся на экране цветовых оттенков, то область их применения – это компьютерная графика растрового формата и Bitmap-элементы векторной графики. По характеру воздействия на изображение различают следующие виды фильтров: •
изменяющие значения цветовых регистров (эффекты наложения цветных пленок, негативы, черно-белые изображения, затемнение и т. д.);
•
изменяющие граничные цвета (рельефы, «туман», изменение резкости восприятия и т. д.);
•
изменяющие цветовые плоскости (имитация различной техники и художественных приемов исполнения и пр.);
•
создающие 2 1/2 D-эффекты (получение шарообразных и цилиндрических объектов с эффектом нанесения на поверхность заданных фрагментов и т. п.);
•
вносящие новые композиционные элементы (например, луч прожектора). Наложение фильтров происходит в автоматическом режиме, пользователю необходимо
только отметить область и, в ряде случаев, отрегулировать некоторые параметрические настройки. Фильтры и эффекты в аудио
181
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
Во время профессиональной работы со звуком часто необходимо производить коррекцию звуковых источников. Например, если оригинальный звуковой фрагмент очень плохого качества и нет возможности найти лучшую копию. В этом случае может помочь специальное устройство, называемое графическим частотным эквалайзером. Графический частотный эквалайзер предназначен для изменения громкости звучания в определенных областях звукового спектра. Обычно весь частотный диапазон слышимого звука делится на некоторое количество участков (от 8-ми до 32-х). Эквалайзер позволяет усилить или ослабить звучание каждого из этих участков. Таким образом вы можете в оригинальном звуковом фрагменте выделить речь и уменьшить некоторые шумы или, наоборот, выделить случайные звуки и ослабить основные. Еще одним важным устройством является блок цифровых эффектов. Основное его предназначение – преобразовывать исходный звук так, чтобы придать другое звучание. Например, используя блок эффектов, можно изменить голос таким образом, чтобы казалось, что слова произносятся на стадионе или в горах и т.д. Формат WAV Данный формат хранения звуков разработан специалистами фирмы Microsoft как стандартный способ хранения звуковых данных в системе Windows. В настоящее время этот формат стал стандартом и поддерживается большинством различных производителей компьютерной техники. Формат определяет файл, имеющий блочную структуру. В начале файла расположена системная информация (количество каналов звучания, частота дискретизации, звуковое разрешение и т.д.). После системной информации в файле расположены собственно звуковые данные, причем структура этих данных различна в случае воспроизведения монофонического и стереофонического звука. В случае монофонического звука отсчеты располагаются последовательно друг за другом. В случае стереофонического звука отсчеты различных каналов расположены вперемешку: отсчет первого канала, затем отсчет второго и т.д. Формат записи анимации Формат FLIC сначала записывает полный первый кадр анимации, а затем только различия между каждым текущим и предыдущим кадрами. Этот формат записи достаточно удобен и поэтому поддерживается многими анимационными программами на платформе IBM PC. Для удобства записи создаваемой анимации на видеопленку, а также оцифровки видеоизображения для дальнейшей обработки на компьютере, большинством пакетов 182
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
программного обеспечения поддерживается возможность перевода последовательности кадров (фильм) в ряд отдельных файлов, содержащих изображение только одного кадра. Отдельные кадры могут быть записаны в любом совместимом формате, например, TIFF, GIF, BMP и т.д. Форматы 8 мм и Нi8 Представленный в 1985 г. в качестве совместного стандарта нескольких производителей, формат 8 мм использует пленку самой маленькой ширины и самую маленькую кассету, что сделало его очень популярным для легковесных портативных камер (8 мм = 1/4" или 0.25 дюйма). Относительно небольшая поверхность компенсируется использованием пленки со специальным «металлическим» покрытием, позволяющим записывать сигналы высокого уровня. Конструкция видеоустройств формата 8 мм такова, что пленка огибает магнитную головку примерно на 30 градусов больше, чем в других вариантах. Это обеспечивает качество звукового сигнала аудио компакт-дисков. В 1989 г. улучшенной модификацией формата 8 мм был представлен формат Нi8. Диапазон несущей частоты яркости был расширен до 2 МГц, в то время как в формате 8 мм ширина диапазона – 1,2 МГц. В результате разрешение кадра изображения повысилось и стало более 400 строк, кроме того, улучшилось качество цветопередачи. В формате Нi8 впервые был применен прием, который достаточно давно применялся в профессиональной видеоаппаратуре. Совместно с видеоизображением и аудиосопровождением на ленту могут записываться синхронизирующие импульсы (тайм-код). При монтаже видеофрагментов синхронизация по тайм-коду позволяет осуществлять более качественный монтаж. Форматы Betacam SP, M-II, D-3 Формат Betacam SР (Superior Performance) является вторым поколением формата Betacam, разработанного фирмой Sony. Этот формат стал достаточно популярным в области промышленного и массового телевещания, поскольку он использует форму компонентного видеосигнала
на
1/2"
пленке.
Betacam
SР
может
использовать
как
стандартные
металлооксидные пленки, так и пленки с "металлическим" покрытием, что улучшает качество изображения. Формат M-II также является вторым поколением семейства М-форматов, первоначально представленного фирмой Matsushita. В настоящее время данный стандарт составляет конкуренцию формату Веtасаm SР. Формат M-II использует для записи компонентного видеосигнала исключительно специальные пленки типа «металл». Цифровой формат D-3 разработан фирмой Panasonic и широко применяется в телевидеоиндустрии. Он использует 1/2" пленку типа «металл» и может одновременно записать 183
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
до 8 независимых видеоканалов. Для обеспечения таких технических характеристик в два раза повышена плотность записи на магнитную ленту. Но, несмотря на запись с высокой плотностью, звук и видеоизображение остаются лучше, чем в других системах, поскольку для этого используется усовершенствованный метод кодирования. Форматы VHS и S-VHS VHS (Video Home System) формат объединяет видеодорожку, предназначенную для записи видеоизображения в форме композитного сигнала, и звуковую дорожку для записи стереозвука стандарта Hi-Fi (High-Fidelity). Разрешение кадра VHS изображения составляет 240 строк, что позволяет записывать видеоматериал с удовлетворительным качеством. В связи с этим, VHS стал массовым форматом при распространении видеопродукции для просмотра в домашних условиях, но не был рекомендован для профессиональной записи и обработки видеопродукции. В 1987 г. фирма JVC представила новый формат S-VHS (Super Video Home System). Он использовал такие же по размеру кассеты, как и VHS, но с лучшим магнитным слоем пленки. Важным отличием S-VHS является тот факт, что для получения большего разрешения кадра (в S-VHS 400 строк) используется видеосигнал формата Y/C, где яркость и цветность хранятся как отдельные сигналы. В связи с этим S-VHS дает улучшенное отношение основного сигнала к помехам в сигнале яркости и цветности. Этот стандарт также предусматривает запись Hi-Fi звука. Форматы векторной графики Основной идеей векторной компьютерной графики является утверждение, что любое, даже самое сложное, изображение можно нарисовать, используя ограниченный набор примитивов. К таким примитивам можно отнести простейшие геометрические объекты, такие как точка, прямая линия, кривая, прямоугольник, эллипс и т. д. Основываясь на данной идее, авторы разработали графические редакторы, позволяющие создавать графические изображения в векторном виде. Особенности создания векторной графики отразились и на форматах хранения изображений. Так как векторное изображение описывается набором координат примитивов, для хранения изображения необходимо запомнить только эту информацию. Таким образом, векторные форматы изображений хранят только математическое описание изображения, а не описание каждого пикселя, как это делается в растровых форматах. Способ хранения в форме математического описания позволяет существенно сократить объем данных, но неприменим для хранения классической мультипликации, так как для воссоздания изображения необходимо произвести большее количество вычислений, чем при распаковке растрового формата. 184
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
Наиболее известными и широко распространенными форматами подобного рода стали: Encapsulated PostScript (EPS) фирмы Adobe Systems, внутренний векторный формат CDR программы CorelDraw, форматы AI программы Adobe Illustrator и формат DXF (Data Exchange Format). Форматы и кодеки ФЦВ Microsoft Video for Windows использует четыре основных кодека для сжатия AVI файлов цифрового видео – Microsoft Video 1, RLE compression, Cinepak Codec by SuperMatch и Intel Indeo Video R3.2 (INDEO – Intel video). Кодек Microsoft Video 1 предназначен для сжатия реалистических видеофрагментов и рассчитан на разрешение цвета не более, чем 16 бит. Кодек RLE compression (run-length encoding) предназначен для сжатия в AVI файл анимации. Cinepak Codec by Super Match и Intel Indeo Video R3.2 используют 24-битное разрешение цвета и позволяют достаточно большую степень сжатия – порядка 10:1. Формат Apple QuickTime также имеет несколько отличных друг от друга кодеков Video, Animation, Cinepak, Graphics, Photo-JPEG и другие. Наиболее качественными являются кодеки Cinepak и Video. Фрактальное сжатие растровых изображений Основная идея фрактального сжатия состоит в том, чтобы выразить графическое изображение через систему итерационных функций. При этом изображение может показываться очень быстро и масштабироваться с генерацией бесконечного числа фрактальных деталей. Метод Fractal Transform позволяет сжимать изображение до очень маленьких размеров, одновременно сохраняя очень высокое качество, подобное исходному. Например, фрактальное сжатие в файлах FIF (Fractal Image Format) снижает исходный информационный объем 1.5 Мб до 10 Кб. Метод фрактального сжатия имеет так называемое свойство независимости от разрешения. Это означает, что сжатое изображение можно восстанавливать в любом размере – как с более высоким разрешением, так и с более низким, чем исходное изображение, причем без заметной потери качества образа. Например, изображение из одного и того же файла может служить в качестве картинки для предварительного просмотра или быть полноэкранным. Фрактальные изображения хранятся в качестве математических моделей, аналогичных языкам описания страницы типа Postscript. Поскольку фрактальная информация хранится, как набор инструкций, для восстановления сжатого изображения не требуется дополнительных аппаратных средств, т.е. сжатые файлы содержат всю необходимую информацию и указания для восстановления изображения чисто программным путем. 185
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
Хранение MIDI-данных Для хранения музыкальных фрагментов в компьютере используются MIDI-файлы. Эти файлы имеют специальный формат, позволяющий хранить необходимую системную информацию и поток MIDI-команд. Так как MIDI -команды содержат только управляющую информацию, определяющую проигрывание музыкального фрагмента при помощи синтезатора и не содержат данных о собственно звучании того или иного голоса, то объем данных, необходимых для хранения 5-минутного фрагмента, обычно не превышает 100 – 200 Кбайт. Для сравнения приведем данные об объеме информации, необходимом для хранения такого же по длительности фрагмента при использовании оцифрованного звука. Если использовать для записи звука 16-битное звуковое разрешение, частоту дискретизации 44 кГц и записывать стереозвук, то для хранения одной секунды звука потребуется 176 Кбайт. Следовательно, для хранения 5-минутного фрагмента необходимо почти 53 Мбайт. Это в 305 раз больше, чем соответствующий MIDI-файл.
Хранение реалистического звука Хранение
звуковых
фрагментов,
оцифрованных
при
помощи
компьютера,
осуществляется в файлах специальных форматов. Существует много различных форматов записи звука, но основная информация обычно одинакова. Звуковой файл состоит из двух частей: системной информации, отражающей формат записи звука и непосредственно данных, представленных в этом формате. Для хранения звука требуется большой объем свободного дискового пространства, так как размер звукового файла напрямую зависит от того, с каким качеством вы цифруете звук. Так, например, если вам необходимо высокое качество звука, сравнимое с качеством звука компакт-диска (16 бит, 44 кГц, стерео), то вам необходимо хранить 176 Кб на одну секунду звучания. Таким образом, на один CD-ROM емкостью 640 Мб вы можете записать около 70 мин. оцифрованного звука. При оцифровке звука с более низким качеством (например: 8 бит, 22 кГц, моно) вам потребуется 22 Кб на секунду звучания, что позволяет записать на CD-ROM уже почти 8 ч. звука. Художественные заливки Наряду с одноцветными и градиентными заливками цветом замкнутых областей, в компьютерной графике используются различного рода художественные заливки – фильтры, специальным образом присваивающие или перераспределяющие имеющиеся на экране цвета. В векторной графике, где цвет можно только присвоить, художественные заливки определяются наложением текстур и материалов; в растровой, где возможно перераспределение цвета, этот 186
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
список намного больше. Здесь художественные заливки позволяют не только присваивать текстуры и материалы, но и высветлять или затемнять изображения, сглаживать или обострять цветовые границы, «накладывать» цветные пленки, получать негативы, создавать рельефные изображения и т.д. Большинство растровых программ позволяют пользователю варьировать технику наложения цвета, имитируя масляную или акварельную живопись, рисование углем, пастелью, карандашами, фломастерами, пером, сухой кистью или пульверизатором. Кроме того, некоторые пакеты позволяют воспроизводить различные художественные приемы – стили известных мастеров живописи и рисунка. Например, точечную манеру Джорджа Сюрэ, короткие многоцветные штрихи Винсента ван Гога, яркие пятна Генри Матисса, кубообразные формы Пабло Пикассо, каллиграфию восточной графики и пр. Цветовая модель CMY (CMYK) Цветовая модель CMY – это система цветов, используемых в печати. CMY-модель можно рассматривать как противоположную RGB. Если основная цветовая модель компьютерной графики – RGB – определяет добавление оттенков к черному цвету экрана и при полной интенсивности первичных цветов образует белый, то CMY-модель, ориентируясь на белый фон бумаги в печати, вычитает оттенки из белого и при полной интенсивности первичных цветов образует черный. Это соответствует теории отраженного света (а именно в отраженном спектре зритель видит изображение на листе бумаги), которая определяет черный цвет как результат поглощения всех составляющих спектра, а белый – как результат полного отражения. Первичными цветами отраженного света являются голубой, пурпурный и желтый. Именно эти цвета (cyan, magenta, yellow) лежат в основе CMY-модели, а изменение их параметров позволяет получать вторичные оттенки. Максимальное значение трех основных цветов соответствует черному, а нулевое – белому; одинаковые промежуточные значения определяют оттенки серого. Чистый цвет (голубой,
пурпурный,
желтый)
задается
максимальным
значением
соответствующего
компонента при нулевых значениях остальных двух. Более светлый оттенок чистого цвета получают, уменьшая его содержание при неизменности значений двух других цветов. Изменение общей яркости цвета достигается изменением в равной степени всех составляющих CMY. Таким образом, общее число потенциально возможных оттенков зависит от того, сколько уровней интенсивности доступно для каждого из первичных цветов. На практике, независимо от значений CMY, используется дополнительный черный цвет. В результате образуется стандартная CMYK-модель, используемая на сегодняшний день при четырехцветной печати. При этом черный цвет – добавочный, поскольку максимальное 187
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
содержание первых трех цветов и без того образует черный. Поскольку модель CMY (CMYK) является инвертированной, то соответствующее ей изображение на экране монитора можно увидеть только путем преобразования из системы RGB, но не параллельно последней. Цветовая модель HSB Цветовая модель HSB основана на принципах восприятия цвета мозгом человека. Составной цвет достигается за счет таких параметров, как оттенок (hue), насыщенность (saturation) и яркость (brightness). Оттенок – это характеристика цвета, зависящая от разницы в восприятии данного цвета фиксированной интенсивности и его спектрального «аналога». Так, например, розовый, алый и коричневый – оттенки одного и того же красного цвета. Яркость позволяет воспринимать цвет более или менее блеклым (светлым – темным) и может быть определена, как градация серого цвета. Переводя в черно-белое представление цветное изображение, можно определить разницу в яркости составляющих его цветов. Насыщенность – это характеристика цвета, зависящая от разницы между восприятием данного оттенка и его максимальной яркостью. Свет без насыщенности – ахроматический свет, т.е. не имеющий цвета. Изображение шкалы с постепенным изменением заданного оттенка по насыщенности при постоянной яркости в черно-белом варианте выглядит серой полосой. Пастельные цвета – пример оттенков с частичной насыщенностью. Три характеристики – оттенок, яркость и насыщенность – можно представить в виде цветового пространства (color space). Центральная ось – ось насыщенности (S). В зависимости от расположения на данной оси, рассматривается соответствующая цветовая плоскость. На данной цветовой плоскости необходимый цвет задается значениями оттенка (Н) и яркости (В). С помощью этих трех осей можно описать любой цвет. Заметим, что модель HSB параллельна модели RGB. При выводе графической информации на экран монитора значения параметров HSB автоматически преобразуются в RGB и наоборот. Цветовая модель Lab Цветовая модель Lab основана на цветовой модели, предложенной Международной Комиссией d` Eclairage в 1931 г. в качестве стандарта для измерения цвета. Модель Lab решает проблему цветового представления на мониторах и печатающих устройствах различного типа, поскольку является устройство-независимой (device independent). Основными параметрами Lab являются: освещенность (luminance or lightness) и две компоненты цвета, первая из которых варьируется в пределах от зеленого до красного цветов, вторая – от синего до желтого. Эти компоненты представляются тремя каналами по 8 бит на 188
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
каждый. Поскольку один из каналов характеризует только освещенность, не затрагивая цвет, то данная модель позволяет редактировать яркость оттенков, не изменяя остальных характеристик. Lab-модель удобно использовать при обмене фрагментами изображений между основными цветовыми моделями – RGB, HSB и CMYK. Кроме того, устройство-независимую Lab-модель удобно использовать при передаче изображения с одного монитора на другой; в этом случае не будет меняться цветовосприятие. Цветовая модель RGB Цветовая модель RGB построена на основе трихроматической компонентной теории восприятия цвета (теории Юнга – Гельмгольца), согласно которой красный, зеленый и синий цвета являются первичными цветами излучаемого света. Смесь первичных цветов образует вторичные. Так, смешением красного и синего образуется фиолетовый цвет, а зеленого и синего – бирюзовый. Поскольку экран монитора является своеобразным источником света, то именно эта модель и была принята за основу для показа цветовых изображений. RGB-модель – позволяет задавать характеристики цвета путем изменения доли содержания в нем основных цветов. При этом поддерживается возможность напрямую манипулировать значениями чисел, поданных на каждый из трех ЦАП-конверторов (красный, зеленый и синий) и на каждый прожектор электронно-лучевой трубки. Максимальное значение трех регуляторов первичных цветов соответствует белому, а нулевое – черному цвету. Белый цвет при этом обусловлен одновременным наличием всех составляющих спектра, черный – отсутствием всякого излучения. Именно поэтому большинство компьютерных программ использует в качестве основного фона черный. Одинаковые промежуточные значения трех цветовых компонентов задают оттенки серого цвета. Чистый цвет (красный, зеленый или синий) задается максимальным значением соответствующего цветового компонента при нулевых положениях остальных двух. Более темный оттенок чистого цвета получается, если уменьшить его содержание при неизменности значений двух других цветов. Изменение общей яркости цвета достигается изменением в равной степени всех трех составляющих RGB. Таким образом, общее число потенциально возможных оттенков зависит от того, сколько уровней интенсивности доступно для каждого из первичных цветов. Заметим, что модель RGB параллельна модели HSB. При выводе графической информации на экран монитора значения параметров RGB автоматически преобразуются в HSB, и наоборот.
189
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
Цифровое видео Для создания цифрового представления видеоизображения применяется следующая процедура. Аналоговые сигналы от видеоисточников, например, с камеры, преобразуются перед оцифровкой в компонентную цветовую систему YUV или в аналогичное цветовое представление. Затем полученный видеосигнал преобразуется в цифровую форму при помощи специального устройства, называемого «аналого-цифровой преобразователь» (АЦП, ADC – Analog-to-Digital
Converter).
Результат
этого
преобразования
представляет
собой
последовательность байтов, кодирующих цвет каждого пикселя в кадре изображения. Объединение информации о каждом кадре формирует поток данных, полностью описывающих видеофрагмент. Видео-изображение в таком представлении можно в дальнейшем обрабатывать, хранить или передавать практически неограниченное число раз. При записи в компьютер видеоинформация может храниться в виде «большой» последовательности отдельных кадров (в PAL – 25 кадров в с.) или в виде специального стандартного ФЦВ (файла цифрового видео – digital video file). Такие файлы бывают трех основных форматов – Microsoft AVI (Audio Video Interleaved), Apple s QuickTime и MPEG (Motion Picture Expert Group). ФЦВ может содержать звуковую дорожку (или звуковое сопровождение), которое синхронизировано с цифровым видеоизображением. Для того, чтобы просмотреть цифровое видеоизображение, необходимо преобразовать цифровую информацию обратно в аналоговую форму. Данную процедуру осуществляет цифроаналоговый преобразователь (ЦАП, DAC – Analog-to-Digital Converter). ЦАП формирует необходимый аналоговый видеосигнал, который воспринимается видеомонитором или телевизором, что позволяет осуществить просмотр видеофрагмента. Цифровой способ записи звука Цифровой способ записи звука основывается на преобразовании аналогового аудиосигнала в цифровое представление. Этот процесс представляет собой измерение значения амплитуды входного аудиосигнала с определенной частотой дискретизации и последующее кодирование полученного значения в двоичной форме. Таким образом, после аналого-цифрового преобразования аналоговый сигнал преобразуется в последовательность логических нулей и единиц, которые могут кодироваться всего двумя уровнями: высоким и низким. Эти два сигнала обычно сильно отличаются друг от друга по сравнению с компонентами сложного исходного сигнала, и их гарантированно только два. Следовательно, при перезаписи информации восстановление этих сигналов позволяет свести помехи к нулю, т.е. осуществить перезапись цифрового звука без потери качества. Однако, хотя цифровой метод записи звука и позволяет избежать некоторых недостатков аналогового способа записи, он привносит и новые, характерные именно для этого способа, 190
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
искажения. При цифровом способе записи звука искажения исходного сигнала проявляются на этапе аналого-цифрового и цифро-аналогового преобразования. Качество результирующего звука полностью зависит от качества определения амплитуды аудиосигнала в АЦП/ЦАП (аналого-цифровом/цифро-аналоговом преобразователях) и их разрядности. Цифровые сигнальные процессоры Цифровой сигнальный процессор (Digital Signal Processor – DSP) – это микропроцессор специального назначения, для обработки цифровых потоков аудиоданных. Алгоритмы обработки звука могут быть самыми разными. Наиболее часто DSP применяются для аппаратной поддержки декодирования звука. Однако, более мощные процессоры позволяют не только декодировать звук, но и осуществлять в реальном времени цифровые преобразования (цифровые эффекты), изменяющие звучание. Используя такие алгоритмы, можно придать звуку более объемное звучание или другие новые акустические характеристики. В
большинстве
звуковых
плат
используются
неизменяемые
DSP,
запрограммированные изготовителем данной звуковой платы. Но некоторые модели имеют программируемые процессоры ASP. Это позволяет производителям программного обеспечения писать специальные драйверы для процессоров ASP, что расширяет их возможности (см. также DSP и ASP). Частота дискретизации Частота дискретизации (sampling rate) – это параметр, отражающий количество аналоговоцифровых преобразований, осуществляемых в секунду во время записи звука. Выражается в килогерцах (килогерц – тысяча выборок в секунду). Чем выше параметр, тем чаще измеряется и, соответственно, более точно отражается изменение амплитуды входного аналогового сигнала. Для хорошего представления музыкального звучания необходимо использовать частоту дискретизации не менее 44,1 кГц. В DVD используется 48 кГц. Частота дискретизации сильно влияет на количество информации, необходимое для хранения звука. Так, например, воспроизведение 16-разрядного стереозвука с частотой дискретизации 44,1 кГц требует хранить для одной секунды звучания 2 (байт) х 44100 х 2 (канала) = 176400 байт, а для воспроизведения секунды такого же звука с частотой дискретизации 22,05 кГц требуется 2 х 22050 х 2 = 88200 байт, т.е. в два раза меньше. Частота кадров Каждый видеостандарт имеет свою частоту кадров (frame rate): NTSC – 30 к/с, PAL – 25 к/с, SECAM – 25 к/с, кинопродукция – 24 к/с. 191
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
Однако компьютер должен быть достаточно мощным, чтобы поддержать такую частоту кадров, поэтому файл цифрового видео сжимают при помощи кодеков (CODEC –Code and Decode) и, прежде всего, снижают частоту воспроизведения кадров. В ФЦВ обычно используются следующие частоты: 15 к/с – для динамичных фрагментов, 12 к/с – для среднединамичных и 10 – 5 к/с – для почти статических фрагментов видео. Но, поскольку исходная частота кадров составляет 25 к/с (для PAL), при ее уменьшении надо быть очень аккуратным: приходится учитывать пропускную способность компьютера и то, как выглядит видеоизображение (не дергается ли) после уменьшения частоты воспроизведения кадров. С другой стороны, если частота кадров выше 15 к/с., маломощный компьютер прокачать такой объем данных в реальном времени не сможет. Видеоизображение тоже будет дергаться (кадр не успевает прорисоваться на экране монитора). Шумы Любой, записанный каким-либо образом естественный звук всегда содержит, кроме оригинальной составляющей, еще и различные шумы. Природа появления шумов различается в зависимости от типа записи звука. Аналоговая запись привносит шумы, которые в большинстве случаев появляются в результате электромагнитных воздействий сторонних излучений на проводники. Шумы также могут появляться в связи с несовершенством способа записи, из-за особенностей строения магнитной ленты и т.д. При цифровом способе записи шумы возникают как в процессе предварительной подготовки аналогового звука, так и в процессе оцифровки звука. Шумы при оцифровке звука становятся особенно заметны с понижением звукового разрешения. Чем меньше звуковое разрешение, тем больше становится интервал громкостей, кодируемых первым битом отсчета. Следовательно, самые мелкие шумы, неслышные на оригинале, усилятся вследствие того, что громкость самого маленького значения отсчета выше, чем данный шум в оригинальном звуке. Именно поэтому звук, оцифрованный со звуковым разрешением 8 бит, более зашумлен по сравнению со звуком, оцифрованным со звуковым разрешением 16 бит. Шумы также возникают в момент воспроизведения звука. В этом случае из-за несовершенства ЦАП в момент преобразования цифровых данных в аналоговый сигнал возникает шум, дополняющий аналоговый сигнал. Элементы 3D-графики в двумерных изображениях Реалистичность рисованных изображений достигается, с одной стороны, копированием фото- и видеоизображений с выделением необходимых контурных линий и цветовых плоскостей, с другой – введением в рисунок объектов, предварительно построенных в пакетах, 192
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
поддерживающих 3D-графику. К таким объектам относятся следующие: •
упрощенные 3D-модели, заменяющие предполагаемые к изображению предметы;
•
каркасные 3D-модели, отражающие пространственную конструкцию последних;
•
детально разработанные 3D-объекты, просчитанные без подсветки сцены (силуэты);
•
«освещенные» 3D-объекты, просчитанные с учетом любого из предусмотренных программой видов затемнения;
•
3D-объекты, просчитанные без наложения материала (шаблоны);
•
3D-объекты, просчитанные с наложением материала или карты;
•
группа пространственно-ориентированных 3D-моделей или объектов любого из вышеуказанных видов;
•
полноэкранные сцены с элементами любого из вышеуказанных видов. Подробно разработанные 3D-объекты импортируются в 2D-сцену при необходимости
максимально приблизить их рисованные аналоги к трехмерному восприятию. Такие 3Dобъекты могут быть просчитаны с наложением материала или карты, текстура или рисунок которых предварительно разрабатывались в двумерном графическом пакете. В этом случае трехмерное восприятие объекта достигается, с одной стороны, реалистичной передачей конструкции (формы), с другой – характером нанесения рисунка на поверхность. Используя в рисованном изображении упрощенные 3D-модели (в том числе каркасы, шаблоны и силуэты), авторы ориентируются, как правило, не на воспроизведение конструкции и формы в целом, а на светотеневые эффекты и основные контурные линии, определяющие перспективу. Графическая обработка таких моделей в 2D-сцене аналогична процессу ретуши копий фото- и видеоизображений. При введении в рисунок группы пространственно-ориентированных 3D-объектов или полноэкранной 3D-сцены, используется возможность просчета при различном освещении и угле зрения. Это позволяет сохранить в рисованном изображении закономерности перспективы и светотеневых переходов в падающем и отраженном свете. Ту же особенность можно использовать при создании эффекта остаточных шлейфов при передаче на рисунке стробоскопического движения объектов сложной конфигурации. Эффект стробоскопии Существует связь между правильным определением ключевых кадров и рисунком, фазовой разбивкой движения и конструкцией анимируемого объекта. Например, ошибки при анимации предметов, имеющих набор одинаковых деталей, расположенных на одинаковом расстоянии друг от друга, могут вызвать так называемый эффект стробоскопии (strobe-scoping effect). Глаз автоматически выбирает меньшее расстояние, когда связывает соседние фазы в 193
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
последовательное движение. Если лесенка движется со скоростью, при которой расстояние между положениями перекладины в соседних фазах меньше, чем расстояние между двумя соседними перекладинами, движение смотрится нормально. Но, как только интервал между фазами превысит определенный предел и первая перекладина окажется в следующей фазе ближе ко второй, глаз воспримет это как обратное движение. Если первая перекладина в следующей фазе ляжет на место второй, движение вообще не будет восприниматься, хотя продольные опоры лестницы будут перемещаться. Если расстояние между положениями перекладин в соседних фазах равно половине интервала между соседними перекладинами, изображение начнет двоиться, поскольку глаз «не знает», сближать ему данную фазу с первой или со второй ступенькой. Чтобы избежать таких положений, рекомендуется рассчитывать фазы однородных элементов так, чтобы расстояние между ними было не более одной трети интервала между самими элементами. AVI файл цифрового видео AVI ФЦВ может иметь и не иметь звуковые дорожки. При создании AVI файлов, включающих звуковое сопровождение, важным является правильная синхронизация звука с видеоизображением. Для этого используется технология чередования видеокадров и звука, которой, собственно, и определяется аббревиатура AVI (Audio Video Interleaved). Разные по типу видео и аудиоданные записываются в один файл на диске следующим образом: все информационные потоки разбиваются на множество равных частей (chunks) и затем записываются в один файл друг за другом по очереди. Например, сначала записывается заголовок; затем – 1 часть видео, за ней – 1 часть звука, потом – 2 часть видео, затем – 2 часть звука и т.д. Иногда синхронизация видео и звука может нарушаться. Это может случиться во время оцифровки видео, когда в уже существующие дорожки добавляются новые данные. Большинство программ редактирования позволяет заново произвести синхронизацию. DSP и ASP Простейшие звуковые платы обычно используют специальные программные драйверы для осуществления декодирования звука. Эти драйверы занимают время центрального процессора, что замедляет работу всей системы и не позволяет на малопроизводительных компьютерах использовать совместно с воспроизведением звука компьютерную анимацию или цифровое видео. Для решения этой проблемы инженеры решили передать эти функции специализированному процессору DSP (Digital Signal Processor) и тем самым разгрузить центральный процессор для решения других задач. 194
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
В настоящее время используются два типа процессоров DSP: программируемые и непрограммируемые. В большинстве звуковых плат используются непрограммируемые DSP. Программа их работы записана на специальной микросхеме постоянной памяти (ROM) и не может изменяться без замены данной микросхемы. Драйвер звуковой платы подготавливает звуковые данные, считываемые из аудиофайла, и передает их процессору DSP, после чего DSP без участия центрального процессора декодирует данные и передает их на ЦАП, установленный на звуковой плате. Расширенные сигнальные процессоры (ASP – Advanced Signal Processor) позволяют программировать свою работу в процессе работы приложения. Драйвер звуковой платы может перепрограммировать
работу
сигнального
процессора
для
обеспечения
не
только
декодирования звука, но и для применения в реальном режиме времени цифровых эффектов, позволяющих изменить реальное звучание. В этом случае программа работы сигнального процессора обычно находится в оперативной памяти (RAM) и загружается в зависимости от выполняемых сигнальным процессором задач. FM-синтез Из-за сложности и большого количества необходимых ресурсов при аддитивном синтезе, сейчас в недорогой аудиоаппаратуре используется технология модуляции гармонического сигнала. Входная гармоническая волна воспроизводится при помощи управляемого генератора. Эта волна с заданными параметрами амплитуды, частоты или фазы модулируется в соответствии со второй гармонической волной, воспроизводимой вторым управляемым генератором. Результирующая волна обладает большим акустическим спектром и может быть приближена
к
естественному
звучанию
инструмента.
Этот
метод
синтезирования
музыкальных голосов получил название FM-синтеза. Изобрел его Джон Чоунинг, выпускник Стэнфордского университета. После чего все права на использование этого метода были переданы корпорации Yamaha. Обычно, если модулируемая частота несущего генератора относительно низка, то небольшие ее изменения (то, что музыканты называют vibrato) не дают никаких искажений. Однако если частота увеличивается до определенного уровня, периодические изменения частоты уже не слышны, зато слышны явные искажения волны. При FM-синтезе спектр может изменяться во времени при помощи двух параметров, но звук реального инструмента изменяется совсем не так. Фиксированные значения – важные свойства большого количества естественных звуков (тембров), которые очень трудно моделировать FM-синтезом. Фиксированные значения – это пики энергии в определенных абсолютных точках спектра для каждого индивидуального тембра. 195
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
Эти пики энергии не зависят от фундаментальной частоты тембра (например, имеется пик энергии в 1100 кГц, неважно, нота ре или ми). При простом двухгенераторном FM-синтезе пики в спектре двигаются в зависимости от индекса модуляции и главной частоты (что не является истинным тембром). Чтобы аппроксимировать фиксированные значения, могут использоваться два несущих генератора вместо одного. Однако это только приближение, а не точное воспроизведение настоящего звука. Звуки ударных инструментов особенно трудны для моделирования, спектр частоты этих звуков очень богат и состоит из комплекса волн, поэтому его синтез очень проблематичен. FM-синтезаторы OPL2 и OPL3 Так как встроенный на звуковой плате синтезатор является самым дешевым и доступным устройством, воспроизводящим MIDI последовательности, то характеристики звуковой платы, а особенно встроенного синтезатора, приобретают важное значение. В случае, если звуковая плата использует FM-синтезатор, необходимо знать, аналог какой микросхемы применен в звуковой плате: OPL2 или OPL3. OPL2 – это синтезатор, разработанный достаточно давно. Данный синтезатор использует два программируемых генератора для создания одного голоса инструмента. Такая технология дает малореалистичные голоса инструментов, отличающиеся «электронным» звучанием. OPL3 – это усовершенствованный синтезатор, позволяющий генерировать более реалистичные голоса. В этом синтезаторе используется три генератора, что позволяет получать более совершенную звуковую волну. JPEG-сжатие Стандарт JPEG (Joint Photographic Experts Group) – это стандарт сжатия растровых изображений, основанный на принципе восприятия цвета человеком. Исследования показали, что человек легче воспринимает цветовые плоскости и контрастные границы между ними и труднее различает тонкие светотеневые эффекты и незначительные изменения цветовых оттенков. В связи с этим алгоритм JPEG-сжатия предполагает сжатие информации путем сокращения оттенков цветов, используемых в изображении. JPEG-сжатие происходит следующим образом: предварительно переведенное в цветовую систему HSB изображение делится на квадраты 8x8 пикселей, далее рассматривается средняя освещенность каждого такого квадрата, которая вычисляется прямым преобразованием по функции косинус. Далее более высокие, не воспринимаемые глазом цветовые оттенки отбрасываются, а градиентные и плавные цветовые переходы заменяются на более однородные. После чего формируется новое изображение, содержащее уже существенно меньше информации. 196
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
Как видно из алгоритма, JPEG – это формат сжатия изображений с потерей качества (loss compression), так как те данные, которые были отброшены или преобразованы, не восстанавливаются заново при декомпрессии изображений. Качество сжатия немного зависит от самого изображения, но, как известно, на любом изображении уже при соотношениях 20:1 и 25:1 начинает теряться качество. Как правило, во время компрессии пользователь может сам определять коэффициент сжатия, что позволяет достичь необходимого качества изображения при максимально возможном сжатии. MIDI-файл Большинство звуковых плат имеют в своем составе MIDI-интерфейс, что позволяет подключать любые электронно-музыкальные инструменты к компьютеру. При этом сам компьютер может использоваться как электронно-музыкальный инструмент или может управлять различными инструментами. В этом случае целесообразно сохранять музыкальные фрагменты
при
помощи
обычных
файлов.
Формат
таких
файлов
является
стандартизированным и называется форматом MIDI-файлов. Формат MIDI-файлов разработан международной ассоциацией MIDI и определяет порядок записи управляющих команд, определенных для MIDI-интерфейса. Этот формат является достаточно сложным и обычно формируется при записи музыкальных фрагментов специальными программами, позволяющими сочинять музыку. Стоит заметить, что в MIDI-файле хранится информация, используемая во время обмена при помощи MIDI-интерфейса, следовательно, хранится только управляющая информация, а не информация, описывающая голос инструмента. Это основное отличие MIDIфайла от WAVE-файла, в котором записывается непосредственное звучание. Поскольку MIDIфайл содержит только управляющую информацию, то его размер обычно не превосходит 100 Кбайт, в то время как размер WAVE-файлов может достигать десятков Мбайт. MIDI-интерфейс MIDI-интерфейс – это специальный интерфейс, по которому несколько электронномузыкальных инструментов могут обмениваться командами, позволяющими осуществить совместное воспроизведение музыкального фрагмента. Данный интерфейс является промышленным стандартом, который поддерживает большинство производителей электронно-музыкальных инструментов во всем мире. Достоинством данного интерфейса является то, что команды, пересылаемые по кабелю, соединяющему
электронно-музыкальные
инструменты,
содержат
только
управляющую
информацию и не содержат данные, описывающие звучание голоса инструмента, которым воспроизводится мелодия. Команды определяют только номер ноты и номер голоса звучания, а 197
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
воспроизведение этой ноты полностью берет на себя данный инструмент. MIDI-каналы и MIDI-треки MIDI-интерфейс позволяет воспроизводить одновременно звучание нескольких инструментов (например: звук ударных инструментов и аккомпанемент, состоящий из рояля и гитары). Для этого в спецификации MIDI-интерфейса предусмотрено 16 каналов, по каждому из которых можно воспроизводить свой инструмент. Таким образом, используя все каналы, можно получить оркестр из 16 инструментов. MIDI-интерфейс также определяет такое понятие, как MIDI-трек (дорожка). MIDI-трек обычно содержит сольную партию какого-либо инструмента, что очень удобно при создании и редактировании MIDI-файлов в редакторе. Каждому каналу можно поставить в соответствие несколько треков, т.е. можно создать, к примеру, 10 партий гитары, проиграть их одновременно и тем самым достигнуть насыщенности произведения. MIDI-клавиатура Для того чтобы осуществлять ввод нот в компьютер естественным образом, необходимо использовать MIDI-клавиатуру. MIDI-клавиатура – это простейшее MIDIустройство, которое не имеет встроенного синтезатора звуков. Основное предназначение MIDI-клавиатуры – генерировать MlDI-команды для других MIDI-устройств. MIDI-клавиатура при нажатии на клавиши генерирует MIDI-команды, которые пересылаются в компьютер. Компьютер, используя встроенный на звуковой плате синтезатор, воспроизводит звучание соответствующей ноты или в целом воспроизводит проигрываемый музыкальный фрагмент. Такая недорогая конфигурация позволяет в домашней студии заниматься созданием музыкальных
произведений,
которые
в
дальнейшем могут быть перенесены на
профессиональные музыкальные инструменты и воспроизводиться более естественными голосами, чем голоса инструментов, синтезированных звуковой платой компьютера. Motion-JPEG сжатие Стандарт компрессии JPEG (Join Photographic Expert Group) был разработан объединенной группой экспертов по фотографии международной организации стандартов (ISO). Как ясно уже из названия, схема компрессии была разработана для неподвижных изображений. Так как видео, в сущности, есть последовательность неподвижных изображений, то JPEG кодирование может применяться и для компрессии видеоизображений. Иногда этот стандарт называют «динамический» JPEG.
198
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
В основе схемы компрессии JPEG лежит дискретное косинусоидальное преобразование. К преимуществам JPEG относится тот факт, что каждый кадр сжимается независимо от остальных и для восстановления исходного изображения не нужно задействовать информацию из соседних кадров. Такое построение сжатых данных позволяет осуществлять произвольный доступ, коммутацию и монтаж видеофрагментов проще, чем при использовании других методов кодирования. Недостатком данного формата является относительно меньшая степень сжатия по сравнению с другими системами. Например, в системе с JPEG может понадобиться 20 Мбит для записи 1 с. видеоизображения «вещательного» качества с разрешением 625 строк, что слишком много для компьютерной обработки. Mp3 В конце XX в. получили широкое распространение алгоритмы адаптивной компрессии звука. Среди них один из самых популярных – MPEG Layer Ⅲ (или просто mp3). Отличительная особенность этого кодека состоит в том, что в нем используется не только математическая компрессия данных, но и учитываются особенности восприятия звука человеком. Психоакустическая модель учитывает ограниченность воспринимаемого на слух спектра звуковых частот, эффект маскировки громкими звуками тихих. На первом этапе спектр звукового сигнала разбивается на несколько частотных диапазонов. Затем параметры кодирования звука подбираются отдельно для каждого из этих диапазонов. Чем сложнее сигнал в конкретной полосе частот, тем с большей точностью (большим количеством бит) он будет представлен в выходном файле. Важным компонентом mp3 является временная компрессия. Суть ее состоит в экстраполяции (прогнозировании) сигнала в предстоящий момент времени на основе предыдущих значений. В итоге, трехуровневая схема кодирования звукового сигнала позволяет достигать компрессии 11:1 с малозаметной на слух потерей качества звучания. Для сравнения: алгоритм компрессии ADPCM обеспечит примерно то же качество звука при коэффициенте компрессии 4:1. MPEG-1 и MPEG-2 алгоритмы сжатия MPEG (Motion Picture Experts Group) – это стандарт компрессии видеоизображения, разработанный в 1991 году группой экспертов в области цифрового видео. Алгоритм изначально разрабатывался для кодирования движущегося изображения и позволяет уменьшить поток видеоданных до 1,1 Мбит в секунду. Алгоритм обеспечивает коэффициент сжатия в пределах от 40:1 до 200:1, сохраняя при этом полный размер кадра. Частота кадров может варьироваться от 24 до 30 в с. Качество 199
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
сжатого при помощи алгоритма MPEG видеоизображения соответствует качеству бытовых видеомагнитофонов. Несколько позже был создан алгоритм кодирования, названный MPEG-2. Этот алгоритм изначально
разрабатывался
для
обеспечения
более
качественного
результирующего
изображения, соответствующего стандартам, принятым в телевидении. В соответствии со стандартом MPEG-2 регламентируется возможный поток данных, равный 10 – 15 Мбит в секунду, при сохранении полного кадра в формате Betacam и частоте кадров, равной 24 – 30 в с. PostScript-графика PostScript означает специальный язык программирования, разработанный фирмой Adobe Systems Inc. Основной исходной проблемой при разработке этого языка было то, что графика и тексты высокого разрешения в растровом виде занимали слишком большой объем. Для того, чтобы сократить объем данных, был разработан язык программирования, способный описывать как текст, так и графические изображения, расположенные на странице. С введением PostScript отпала необходимость хранить информацию о каждом пикселе изображения, достаточно сохранить описание страницы, а восстановит изображение специальное RIP (Raster Image Processor) – устройство, которое осуществляет необходимую перекодировку. Через непродолжительное время после выхода на рынок, PostScript был принят в качестве универсального структурированного языка описания страниц, построенного на объектно-ориентированных командах рисования. В настоящее время данный стандарт поддерживается большинством графических редакторов, таких как Illustrator фирмы Adobe Systems Inc, CorelDraw фирмы Corel Corp. и др. QuickTime for Windows QuickTime for Windows – это технология, которая дает возможность приложениям проигрывать файлы цифрового видео (ФЦВ) формата QuickTime и просматривать растровые изображения (картинки) в этом же формате. QuickTime – программный комплекс, изначально написанный для компьютеров типа Macintosh, который обеспечивает создание цифровых видеоклипов и их воспроизведение. Любое приложение Windows может проигрывать один или более ФЦВ формата QuickTime for Windows либо из текстового процессора или электронной таблицы, либо из отдельного приложения, специально созданного для воспроизведения видеоклипов. Традиционное кино, записанное на пленке, диске или видеокассете – это непрерывный поток данных. QuickTime ФЦВ – это стандартный файл с расширением МОV. Видеоклип содержит оцифрованные видео- и аудиоданные вместе с информацией, описывающей порядок, в котором кадры видеоклипа будут воспроизводиться. 200
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
QuickTime ФЦВ хранят в себе всю необходимую для воспроизведения информацию и называются самосодержащими (self-contained). Все видео- и аудиоданные находятся в едином файле, который ссылается на программу QuickTime for Windows через вызовы QuickTime for Windows API каждый раз, когда приходит время загрузить такой файл. Для проигрывания QuickTime ФЦВ они должны иметь два следующих параметра: Playable on no-Apple platform (проигрываемый на платформе, отличной от Apple) и Self contained. В этом случае воспроизведение ФЦВ под Windows производится при помощи программы Windows Media Player. Video for Windows Программа Video for Windows может проигрывать видеопоследовательности на персональном компьютере без специального аппаратного обеспечения. Многие преимущества и свойства Video for Windows – приемлемое воспроизведение видеоклипов с жесткого диска или CD-ROM, «нормальное» проигрывание на компьютерах с малым объемом оперативной памяти, быстрая загрузка видеопоследовательностей, сжатие видеоизображения и т.д. – напрямую следуют из технологии «чередования» видеокадров с аудиоданными, применяемой при создании видеопоследовательности. Video for Windows хранит файлы в формате, который поддерживает чередование данных и называется Audio Video Interleaved (AVI) формат. Wave Table-синтез В течение ряда лет люди исследовали звуки музыкальных инструментов и пробовали имитировать их с помощью компьютера. На основе спектрального анализа звука музыканты и компьютерные специалисты смогли создать сложный звук из простых синусоидальных волн. Эти волны могут создаваться с помощью простого генератора периодического сигнала. Генератор может быть или аналоговый, или цифровой. FM-синтез использует аналоговый генератор, WaveTable – цифровой. В Wave Table все сэмплы (примеры, выборки) звуков различных инструментов могут быть сохранены в таблице, в памяти на звуковой плате или оперативной памяти компьютера. Такой генератор является самостоятельной единицей и может воспроизводить звуковую волну в соответствии с реальными параметрами амплитуды и частоты, сохраненными в таблице. Эти параметры могут регулироваться в реальном времени, что дает, например, изменение высоты тона. В
случае
использования
FM-синтезатора
возможно
использовать
только
128
инструментов, описание волновых форм которых находится в ПЗУ на звуковой карте. Звучание этих инструментов имеет характерный «электронный» оттенок. В случае использования WaveTable-синтезатора воспроизведение происходит на основе заранее записанного звучания инструмента. В результате получаемый звук является более реалистичным по сравнению со 201
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
звуком FM-синтезатора. 2 1/2 D-эффекты Создание графических изображений в виде двумерной имитации присутствия в трехмерном пространстве принято определять как 2 1/2 D-графику. Иными словами, 2 1/2 Dграфика
создает
иллюзию
присутствия
третьей
координатной
оси,
направленной
перпендикулярно плоскости экрана. Подобные эффекты достигаются следующими путями: •
деформацией формы 2D-объекта с целью создания эффекта нефронтальной ориентации;
•
формированием изометрии объемных фигур с плоскими гранями (куб, пирамида и т. д.) по принципу мозаики из отдельных 2D-элементов;
•
автоматическим центральным или косоугольным проецированием 2D-фигуры с добавлением эффекта перспективы и указанием точки схода;
•
автоматическим экструдированием – выдавливанием (наращиванием) в глубину, с добавлением эффекта перспективы и указанием точки схода, угла зрения и источника света;
•
наложением специальных фильтров, «формирующих» цилиндрические и шарообразные поверхности;
•
градиентными
заливками
плоскостей,
имитирующими
светотеневые
эффекты
отраженного и падающего света; •
автоматическим просчетом светотеневых эффектов при освещении плоскостей, расположенных под определенным углом и на определенном расстоянии от направленного источника света. Большинство операций выполняется автоматически. Пожалуй, только деформация по
законам нефронтальной ориентации и мозаичная компоновка «3D-объектов» требуют от пользователя способности к пространственному мышлению. Определенный 2 1/2 D-эффект придает 2D-графике введение в нее элементов фото- и видеоизображений. 2 1/2 D-эффекты в анимации Для создания иллюзии естественности (трехмерности) анимируемого объекта при использовании двухмерных средств анимации применяются специальные методы, называемые 2 1/2 D-эффектами. Например, путем пропорционального уменьшения или увеличения размеров создается эффект приближения и удаления объектов. Возможен расчет вращения плоских объектов относительно любой из пространственных осей («флюгер»).
202
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
Большинство анимационных пакетов обеспечивают автоматизацию создания таких эффектов. Пользователь просто указывает необходимые параметры, такие как число кадров, начальный и конечный кадры, начальное и конечное положение объекта, расстояние, на которое объект перемещается по той или иной оси или траекторию движения, а также угол поворота относительно каждой из осей. 2 1/2 D-эффекты, как правило, используются при масштабировании, создании слайдфильмов, скроллингов. 2D-анимация Процесс создания объектов двумерной анимации и анимационного движения этих объектов при помощи 2D-инструментов является автоматизированным аналогом процесса создания рисованного кино. Анимационные объекты отрисовываются различными способами, с использованием предусмотренных программным обеспечением инструментальных средств. На всем интервале движения анимируемого объекта выделяются ключевые кадры, несущие определенную смысловую, ориентационную нагрузку; участки между такими кадрами разбиваются на отдельные фазы, расстоянием между которыми и определяется характер создаваемого движения. 3D-анимация Изменять ориентацию объектов в трехмерном пространстве, сохраняя объемность их зрительного
восприятия,
позволяют
пакеты
3D-анимации.
В
подобных
программах
пользователь не рисует предметы на плоскости, а задает их трехмерное, пространственное описание, а также описание их характеристик и ориентацию относительно друг друга. Технология создания трехмерной графики предполагает не рисование, а моделирование объекта. 3D-моделирование – это процесс математического описания основных характеристик, формы и конструкции анимируемого объекта. Существует несколько типов моделирования – кубический (solid), полигонально-поверхностный (polygonal-surface) и каркасный (wire-frame). Для просмотра полученной модели на «плоском» экране компьютера используется построение плоской проекции (фотографии, слайда) данного трехмерного объекта из заданной точки пространства. Для создания такой проекции необходимо определить точку в пространстве, в которой будет установлена «фотокамера», направление съемки и параметры источников света. Далее компьютер сам просчитывает получаемое изображение и представляет его для просмотра. Процесс создания 3D-анимации основан на просчете последовательности таких «фотографий», при этом анимированию подлежат не только отдельные объекты, но также
203
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
источники света (интенсивность освещения, направление луча, расстояние от сцены) и камера (угол падения, перспектива). Отметим, что просчет одного кадра 3D-графики на компьютере может занять значительное время, поэтому создание трехмерной анимации зачастую требует больших затрат компьютерного времени. Процесс этот более похож на выполнение упражнений по физике, чем на традиционное рисование. Однако, в ответ на терпение трехмерная графика может дать эффектные результаты. 3D-моделеры Кубическое моделирование предполагает построение конструктивно сложных объектов из более простых (с точки зрения математического описания) трехмерных фигур. При этом используются такие фигуры, как куб, цилиндр, шар, конус, тор. Для получения необходимой конструкции составляющие ее объемы могут как складываться, так и вычитаться друг из друга. Каркасное моделирование использует двумерные и трехмерные каркасно-проволочные элементы, такие, как многоугольники, круги и кубы. При этом кривые, как правило, описываются в виде сплайнов (spline – многочлен особого вида), т.е. могут быть определены математически. Обычно программы моделирования используют с этой целью кривые Безье (Bezier). Полигонально-поверхностное моделирование предполагает использование плоских многоугольников
для
создания
поверхности
конструируемого
объекта.
В
процессе
моделирования такие многоугольники представляют собой каркасные системы. Отметим, что наиболее гибкой, а следовательно, чаще всего используемой фигурой при этом является треугольник. Подобное моделирование особенно удобно при создании облицовочных поверхностей. Для получения трехмерных объектов часто используется наращивание плоского сечения вдоль заданной траектории. Так, «выдавленный» круг становится цилиндром. Выдавливание (extrusion) может происходить с изменением формы или пропорций взятого за основу сечения. Выдавливание – очень популярный метод для перехода от двухмерного изображения объекта к его объемному представлению. Оглавление
204
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
Приложение 4
Аттестаты комплексной экспертизы изданий и ресурсов Аттестат дизайн-эргономической экспертизы образовательного электронного издания Основные сведения об электронном издании Тип носителя Название издания Издатель Год издания Страна Язык(и) Предмет(ы) Возраст учеников Назначение издания Другие сведения (если указаны издателем)
1. Оценка интерактивности № п/п 1.
Использование клавиатуры: ввод символов (текста)
2.
Использование мыши: активные зоны; кнопки управления
3.
Перемещение объектов при помощи мыши
4.
Использование микрофона: распознавание речи
5.
Другие устройства взаимодействия с PC (джойстик и др.)
6.
Встроенные в сцену интерактивные реалистические анимации
7.
Встроенные в сцену интерактивные синтетические анимации
8. 9.
Скорость отклика на запросы пользователя Дружественность интерфейса (подсказки, надписи, справки)
10.
Корректирующая реакция на ошибки
11.
Удобство навигации
Характеристика
Оценка эксперта: «неуд», «хор», «отл» либо «нет»
Другое (по усмотрению эксперта; указать) 12.
Общая оценка интерактивности в баллах от 0 до 7 205
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
2. Оценка мультимедиа компонентов и мультимедийности в целом № п/п 1.
Текст шрифтовой
2.
Текст рисованный
3.
Статичные фотоизображения
4.
Статичные графические изображения
5.
Видеофрагменты
6.
2D анимация
7.
3D анимация
8.
Речевые компоненты звукоряда
9.
Музыкальные компоненты звукоряда
10.
Фотопанорамы
11.
Синтетические (рисованные) 2D панорамы
12.
Синтетические (рисованные) 3D панорамы
13.
Оригинальные медиа компоненты (указать какие)
14.
Гармоничность цветовых решений
15.
Гармоничность звуковых решений
16.
Взаимосвязное присутствие мультимедиа компонентов для решения педагогических задач Другое (по усмотрению эксперта; указать)
Характеристика
Оценка эксперта: «неуд», «хор», «отл» либо «нет»
17.
Оценка мультимедиа компонентов и мультимедийности в целом в баллах от 0 до 7
3. Оценка возможностей моделинга № п/п 1.
Моделинг реальной среды
2.
Возможности имитационного моделирования
3.
Когнитивная графика Другое (по усмотрению эксперта; указать)
Характеристика
Оценка эксперта: «неуд», «хор», «отл» либо «нет»
4.
Оценка возможностей моделинга в баллах от 0 до 3 206
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
4. Оценка интеграции интерактивности, мультимедиа и моделинга № п/п 1. 2. 3.
Характеристика
Оценка эксперта: «неуд», «хор», «отл» либо «нет»
Интеграция интерактивности, мультимедиа и моделинга Сбалансированность совместного использования средств интерактивности, мультимедиа и моделинга Эффективность взаимодействия интерактивности, мультимедиа и моделинга Другое (по усмотрению эксперта; указать)
4.
Оценка интеграции интерактивности, мультимедиа и моделинга в баллах от 0 до 3
5. Оценка коммуникативности № п/п
Характеристика
1.
Техническая поддержка пользователя издания
2. 3.
Методическая поддержка пользователя издания Реализация обновления содержания
4.
Возможности подключения внешних программ
5.
Возможности подключения ресурсов Интернет
Оценка эксперта: «неуд», «хор», «отл» либо «нет»
Другое (по усмотрению эксперта; указать)
6.
Оценка коммуникативности в баллах от 0 до 3
207
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
6. Оценка производительности № п/п 1.
Эффективная навигация
2.
Контекстно-зависимое оглавление
3.
Глоссарий
4.
Базы данных
5.
Возможности поисковой системы
6.
Возможности обращения к справке
7.
Контекстно-зависимая помощь
Способы и формы повышения производительности
Оценка эксперта: «неуд», «хор», «отл» либо «нет»
Другое (по усмотрению эксперта; указать) 8. Оценка производительности в баллах от 0 до 3
7. Оценка традиционных показателей эргономичности № п/п 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.
Характеристика
Оценка эксперта: «неуд», «хор», «отл» либо «нет»
Интуитивная ясность интерфейса (действия пользователя не требуют времени для инструкций) Гармоничность интерфейса (не перегружен, легко воспринимается) Оптимальность расположения управляющих элементов интерфейса Оптимальность размеров управляющих элементов интерфейса Оптимальность выделения управляющих элементов интерфейса цветом Оптимальность выделения управляющих элементов интерфейса формой Оптимальность выделения управляющих элементов интерфейса звуком Оптимальность визуальной среды (размеры объектов, расстояние между объектами, количество однотипных объектов, размеры шрифтов и др.) Другое (по усмотрению эксперта; указать)
9. Оценка традиционных показателей эргономичности в баллах от 0 до 4
208
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
1.
Замечания по традиционным показателям эргономичности
Суммарная оценка издания в баллах от 0 до 30
Оригинальные сценарные, методические и иные решения (перечислить):
Возможные и/или известные эксперту сценарии применения данного издания в учебных целях:
Прочие комментарии (по усмотрению эксперта):
209
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
Представленное к экспертизе электронное издание функционировало в АПК следующего состава: Аппаратная среда Процессор ОЗУ Модель видеокарты Звуковая карта CD-ROM
Программная среда Операционная система
«______» ___________________ 200__г. _____________________________________ _________________________________________ подпись эксперта
фамилия, имя, отчество эксперта
Экспертные работы выполнены в полном объеме, аналитическая группа замечаний по представленным документам не имеет.
«______» ___________________ 200__г. Секретарь: _____________________________________
/______________________________________/
210
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
Аттестат дизайн-эргономической экспертизы образовательного сетевого электронного ресурса Основные сведения о сетевом электронном ресурсе Название ресурса Адрес URL Организация-разработчик Год создания ресурса Страна Язык(и) Предмет(ы) Возраст учеников Назначение ресурса Другие сведения указаны)
(если
1. Оценка интерактивности № п/п 1.
Использование клавиатуры: ввод символов (текста)
2.
Использование мыши: активные зоны; кнопки управления
3.
Перемещение объектов при помощи мыши
4.
Использование микрофона: распознавание речи
5.
Другие устройства взаимодействия с PC (джойстик и др.)
6.
Встроенные в сцену интерактивные реалистические анимации
7.
Встроенные в сцену интерактивные синтетические анимации
8.
Дружественность интерфейса (подсказки, надписи, справки)
9.
Корректирующая реакция на ошибки
10.
Удобство навигации
11.
Наличие системы поиска, оглавления, тематического указателя
12.
Скорость отработки запросов
13.
Возможность работы без использования графических элементов
14.
Контекстно-зависимая помощь и подсказки
Характеристика
Оценка эксперта: «неуд», «хор», «отл» либо «нет»
Другое (по усмотрению эксперта; указать) 15. Общая оценка интерактивности в баллах от 0 до 4 211
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
2. Оценка мультимедиа компонентов и мультимедийности в целом № п/п 1.
Текст шрифтовой
2.
Текст рисованный
3.
Статичные фотоизображения
4.
Статичные графические изображения
5.
Видеофрагменты
6.
2D анимация
7.
3D анимация
8.
Речевые компоненты звукоряда
9.
Музыкальные компоненты звукоряда
10.
Фотопанорамы
11.
Синтетические (рисованные) 2D панорамы
12.
Синтетические (рисованные) 3D панорамы
13.
Оригинальные медиа компоненты (указать какие)
14.
Гармоничность цветовых решений
15.
Гармоничность звуковых решений
16.
Взаимосвязное присутствие мультимедиа компонентов для решения педагогических задач Сбалансированность количества и объемности используемых мультимедиа решений и общей скорости работы ресурса Другое (по усмотрению эксперта; указать)
17.
Характеристика
Оценка эксперта: «неуд», «хор», «отл» либо «нет»
18. Оценка мультимедиа компонентов и мультимедийности в целом в баллах от 0 до 3 Замечания эксперта (если есть)
212
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
3. Оценка возможностей моделинга
№ п/п 1.
Моделинг реальной среды
2.
Возможности имитационного моделирования
3.
Оценка реализации моделинга по соотношению «время показа/объем данных» В случае разработки собственного средства моделинга – доступность и простота использования открытого кода Другое (по усмотрению эксперта; указать)
4.
Характеристика
Оценка эксперта: «неуд», «хор», «отл» либо «нет»
5.
Оценка возможностей моделинга в баллах от 0 до 2
4. Оценка интеграции интерактивности, мультимедиа и моделинга
№ п/п 1. 2. 3.
Характеристика
Оценка эксперта: «неуд», «хор», «отл» либо «нет»
Взаимная интеграция интерактивности, мультимедиа и моделинга Сбалансированность совместного использования средств интерактивности, мультимедиа и моделинга Эффективность взаимодействия интерактивности, мультимедиа и моделинга Другое (по усмотрению эксперта; указать)
4.
Оценка интеграции интерактивности, мультимедиа и моделинга в баллах от 0 до 2
213
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
5. Оценка коммуникативности
№ п/п 1.
Техническая поддержка пользователя ресурса
2.
Методическая поддержка пользователя ресурса
3.
Дистанционное взаимодействие как с преподавателями, так и с другими пользователями Возможности подключения дополнительных ресурсов Интернет или внутрикорпоративных баз данных/знаний Другое (по усмотрению эксперта; указать)
4.
Характеристика
Оценка эксперта: «неуд», «хор», «отл» либо «нет»
5.
Оценка коммуникативности в баллах от 0 до 7
6. Оценка производительности
№ п/п 1.
Эффективная навигация
2.
Контекстно-зависимое оглавление
3.
Глоссарий
4.
Базы данных
5.
Возможности поисковой системы
6.
Возможности обращения к справке
7.
Контекстно-зависимая помощь
8.
Общая оценка скорости реакции различных компонентов
Способы и формы повышения производительности
Оценка эксперта: «неуд», «хор», «отл» либо «нет»
Другое (по усмотрению эксперта; указать) 9. Оценка производительности в баллах от 0 до 7
214
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
7. Оценка традиционных показателей эргономичности № п/п
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.
Характеристика
Оценка эксперта: «неуд», «хор», «отл» либо «нет»
Интуитивная ясность интерфейса (действия пользователя не требуют времени для инструкций) Гармоничность интерфейса (не перегружен, легко воспринимается) Оптимальность расположения управляющих элементов интерфейса Оптимальность размеров управляющих элементов интерфейса Оптимальность выделения управляющих элементов интерфейса цветом Оптимальность выделения управляющих элементов интерфейса формой Оптимальность выделения управляющих элементов интерфейса звуком Оптимальность визуальной среды (размеры объектов, расстояние между объектами, количество однотипных объектов, размеры шрифтов и др.) Другое (по усмотрению эксперта; указать)
9.
Оценка традиционных показателей эргономичности в баллах от 0 до 5 Замечания эксперта по традиционным показателям эргономичности
215
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
Суммарная оценка ресурса в баллах от 0 до 30 Оригинальные сценарные, методические и иные решения (перечислить):
Возможные и/или известные эксперту сценарии применения данного ресурса в учебных целях:
Прочие комментарии (по усмотрению эксперта):
216
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
217
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
Представленный к экспертизе сетевой электронный ресурс функционировал в АПК следующего состава: Аппаратная среда Процессор ОЗУ Модель видеокарты Звуковая карта Устройство сопряжения с сетью (сетевая карта, модем) Тип сетевого соединения Скорость сетевого соединения Программная среда Операционная система Броузер (или заменяющая его программа) и версия
«______» ___________________ 200__г. _____________________________________ _________________________________________ подпись эксперта
фамилия, имя, отчество эксперта
Экспертные работы выполнены в полном объеме, аналитическая группа замечаний по представленным документам не имеет.
«______» ___________________ 200__г. Секретарь: _____________________________________
/______________________________________/
218
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
Аттестат содержательной экспертизы образовательного электронного издания Основные сведения об электронном издании Тип носителя Название издания Издатель Год издания Страна Язык(и) Предмет(ы) Возраст учеников Назначение издания Другие сведения (если указаны издателем)
1. Оценка содержания № п/п
Характеристика
2.
Соответствие типу издания и охвату предмета заявленным в названии и описании Соответствие базовым учебным планам
3.
Оригинальность и новизна содержания
4.
Фактографическая содержательность (по степени и характеру использования наиболее существенных данных) Четкость и системная организация материала
1.
5. 6. 7. 8. 9.
Оценка эксперта: «неуд», «хор», «отл» либо «нет»
Достаточное разнообразие тематики и видов заданий Соответствие задаче формирования целостной картины мира, установления связи данной области знания со смежными областями Достаточность представленного вспомогательного материала (глоссарий, словарь и др.) Качество используемого иллюстративного материала с точки зрения содержания учебной дисциплины Другое (по усмотрению эксперта; указать)
10.
Общая оценка содержания в баллах от 0 до 20 219
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
2. Психолого-педагогическая оценка № п/п
Характеристика
1.
4.
Соответствие учебной информации, логики изложения возрасту и уровню базовой подготовки учащихся Соответствие учебной информации, логики изложения уровню обучения, специализации, потребностям учащихся Адекватность использования понятий и фактов науки и культуры уровню развития и подготовки учащихся Комфортность среды обучения
5.
Формирование ситуативных умений и навыков
6.
Возможность сохранения устойчивого внимания
7.
Использование развивающих компонентов в обучении
8.
Стимулирование познавательной активности
9.
Мотивация креативности
10.
Формирование навыков самостоятельного приобретения знаний, умений, навыков Содействие развитию сотрудничества между учащимися (коллективной учебной деятельности) Приемлемость требований к уровню технической подготовки обучаемого Эстетический уровень организации и подачи аудиовизуальной информации Другое (по усмотрению эксперта; указать)
2. 3.
11. 12. 13.
Оценка эксперта: «неуд», «хор», «отл» либо «нет»
14.
Общая психолого-педагогическая оценка в баллах от 0 до 10 Существенные, по мнению эксперта, психолого-педагогические особенности данного издания (если есть):
220
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
3. Методическая оценка № п/п
Характеристика
1.
Методические рекомендации по использованию издания
2.
Используемые методики изложения материала
3. 4.
Используемые методики закрепления знаний, умений, навыков Методическая обоснованность используемых учебных заданий
5.
Возможность выбора образовательных траекторий
6.
Наличие уровней сложности изложения Автоматическая система отслеживания объема изученного материала с идентификацией пользователя (протокол хода занятий) Реализация модульного принципа – раздел создает целостное представление об определенной предметной области или теме; набор модулей позволяет формировать учебный план, отвечающий индивидуальным или групповым потребностям учащихся Возможность анализа ошибок по результатам учебной деятельности Качество реализации промежуточных форм контроля
7.
8.
9. 10. 11. 12.
Оценка эксперта: «неуд», «хор», «отл» либо «нет»
Качество реализации итоговых форм контроля Наличие ссылок на ресурсы Интернет и возможность обновления материала изWeb Другое (по усмотрению эксперта; указать)
13.
Общая методическая оценка в баллах от 0 до 10
Суммарная оценка издания в баллах от 0 до 40 Представляет ли данное издание практическую ценность для использования в российском среднем образовании (да/нет)? Представляет ли данное издание практическую ценность для использования в российском начальном профессиональном образовании (да/нет)? Представляет ли данное издание практическую ценность для использования в рамках дополнительного образования в России (да/нет)?
221
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
Позиционирование издания экспертом 1. Позиционирование по составу материалов Систематизированный материал для последовательного изучения курса в полном объеме ____ класса (классов) средней школы Избранные фрагменты, разделы курса для последовательного изучения в ____ классе (классах) средней школы Учебное пособие по дисциплине (предметной области), использующееся эпизодически, фрагментарно для поиска иллюстраций и/или получения справок Другое (указать)
2. Позиционирование по виду издания Учебное пособие по курсу _________________________________________________ для ______класса (классов) средней школы Практикум (учебная среда для самостоятельного конструирования; система учебного проектирования, имитационного моделирования) по __________________ Информационно-справочный источник в области _____________________________ Среда для проведения тестирования, создания тестов учителем Издание общекультурного характера Система поддержки освоения информационного пространства Другое (указать)
222
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
Оригинальные сценарные, педагогические, психолого-педагогические, методические и иные решения (перечислить):
Возможные и/или известные эксперту сценарии применения данного издания в учебных целях:
Эксперту известны аналогичные данному электронные издания учебного назначения (указать):
Прочие комментарии (по усмотрению эксперта):
223
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
Представленное к экспертизе электронное издание функционировало в АПК следующего состава: Аппаратная среда Процессор ОЗУ Модель видеокарты Звуковая карта CD-ROM
Программная среда Операционная система
«______» ___________________ 200__г. _____________________________________ _________________________________________ подпись эксперта
фамилия, имя, отчество эксперта
Экспертные работы выполнены в полном объеме, аналитическая группа замечаний по представленным документам не имеет.
«______» ___________________ 200__г. Секретарь: _____________________________________
/______________________________________/
224
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
Аттестат содержательной экспертизы образовательного сетевого электронного ресурса Основные сведения о сетевом электронном ресурсе Название ресурса Адрес URL Организация-разработчик Год создания ресурса Страна Язык(и) Предмет(ы) Возраст учеников Назначение ресурса Другие сведения указаны)
(если
1. Оценка содержания № п/п
Характеристика
2.
Соответствие типу издания и охвату предмета заявленным в названии и описании Соответствие базовым учебным планам
3.
Оригинальность и новизна содержания
4.
Фактографическая содержательность (по степени и характеру использования наиболее существенных данных) Чёткость и системная организация материала
1.
5. 6. 7. 8. 9.
Оценка эксперта: «неуд», «хор», «отл» либо «нет»
Достаточное разнообразие тематики и видов заданий Соответствие задаче формирования целостной картины мира, установления связи данной области знания со смежными областями Достаточность представленного вспомогательного материала (глоссарий, словарь и др.) Качество используемого иллюстративного материала с точки зрения содержания учебной дисциплины Другое (по усмотрению эксперта; указать)
10.
Общая оценка содержательности в баллах от 0 до 20 225
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
2. Психолого-педагогическая оценка № п/п
Характеристика
1.
4.
Соответствие учебной информации, логики изложения возрасту и уровню базовой подготовки учащихся Соответствие учебной информации, логики изложения уровню обучения, специализации, потребностям учащихся Адекватность использования понятий и фактов науки и культуры уровню развития и подготовки учащихся Комфортность среды обучения
5.
Формирование ситуативных умений и навыков
6.
Возможность сохранения устойчивого внимания
7.
Использование развивающих компонентов в обучении
8.
Стимулирование познавательной активности
9.
Мотивация креативности
10
Формирование навыков самостоятельного приобретения знаний, умений, навыков Содействие развитию сотрудничества между учащимися (коллективной учебной деятельности) Приемлемость требований к уровню технической подготовки обучаемого Эстетический уровень организации и подачи аудиовизуальной информации Другое (по усмотрению эксперта; указать)
2. 3.
11. 12. 13.
Оценка эксперта: «неуд», «хор», «отл» либо «нет»
14.
Общая психолого-педагогическая оценка в баллах от 0 до 10
Существенные, по мнению эксперта, психолого-педагогические особенности данного ресурса (если есть):
226
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
3. Методическая оценка № п/п 1.
Характеристика Методические рекомендации по использованию ресурса
2.
Используемые методики изложения материала
3. 4.
Используемые методики закрепления знаний, умений, навыков Методическая обоснованность используемых учебных заданий
5.
Возможность выбора образовательных траекторий
6.
10
Наличие уровней сложности изложения Автоматическая система отслеживания объема изученного материала с идентификацией пользователя (протокол хода занятий) Реализация модульного принципа – раздел создает целостное представление об определенной предметной области или теме; набор модулей позволяет формировать учебный план, отвечающий индивидуальным или групповым потребностям учащихся Возможность анализа ошибок по результатам учебной деятельности Качество реализации промежуточных форм контроля
11.
Качество реализации итоговых форм контроля
12.
Наличие ссылок на другие ресурсы Интернет Другое (по усмотрению эксперта; указать)
7.
8.
9.
Оценка эксперта: «неуд», «хор», «отл» либо «нет»
13.
Общая методическая оценка в баллах от 0 до 10
Суммарная оценка ресурса в баллах от 0 до 40 Представляет ли данный ресурс практическую ценность для использования в российском среднем образовании (да/нет)? Представляет ли данный ресурс практическую ценность для использования в российском начальном профессиональном образовании (да/нет)? Представляет ли данный ресурс практическую ценность для использования в рамках дополнительного образования в России (да/нет)? 227
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
Позиционирование ресурса экспертом 1. Позиционирование по составу материалов Систематизированный материал для последовательного изучения курса в полном объеме ____ класса (классов) средней школы Избранные фрагменты, разделы курса для последовательного изучения в ____ классе (классах) средней школы Учебное пособие по дисциплине (предметной области), использующееся эпизодически, фрагментарно для поиска иллюстраций и/или получения справок Другое (указать)
2. Позиционирование по виду ресурса Учебное пособие по курсу _________________________________________________ для ______класса (классов) средней школы Практикум (учебная среда для самостоятельного конструирования; система учебного проектирования, имитационного моделирования) по __________________ Информационно-справочный источник в области _____________________________ Среда для проведения тестирования, создания тестов учителем Ресурс общекультурного характера Система поддержки освоения информационного пространства Другое (указать)
228
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
Оригинальные сценарные, педагогические, психолого-педагогические, методические и иные решения (перечислить):
Возможные и/или известные эксперту сценарии применения данного ресурса в учебных целях:
Эксперту известны аналогичные данному сетевые электронные ресурсы учебного назначения (указать):
Прочие комментарии (по усмотрению эксперта):
229
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
Представленный к экспертизе сетевой электронный ресурс функционировал в АПК следующего состава: Аппаратная среда Процессор ОЗУ Модель видеокарты Звуковая карта Устройство сопряжения с сетью (сетевая карта, модем) Тип сетевого соединения Скорость сетевого соединения Программная среда Операционная система Броузер (или заменяющая его программа) и версия Другое ПО (указать)
«______» ___________________ 200__г. _____________________________________ _________________________________________ подпись эксперта
фамилия, имя, отчество эксперта
Экспертные работы выполнены в полном объеме, аналитическая группа замечаний по представленным документам не имеет.
«______» ___________________ 200__г. Секретарь: _____________________________________
/______________________________________/ 230
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
Аттестат технической экспертизы образовательного электронного издания Основные сведения об электронном издании Тип носителя Название издания Издатель Год издания Страна Язык(и) Предмет(ы) Возраст учеников Назначение издания Другие сведения (если указаны издателем)
Проверка работоспособности электронного издания на программно-технических комплексах различных конфигураций Конфигурации программно-технических комплексов (ПТК) Характеристики ПТК
Заявленные минимальные системные требования
Использовались для проведения технической экспертизы* ПТК-1 ПТК-2 ПТК-3
Процессор, тактовая частота ОЗУ Видеопамять Монитор Звуковая карта Дисковод CD(скорость) Операционная система (ОС)
*Конфигурации ПТК-1, ПТК-2, ПТК-3 должны быть не ниже заявленных минимальных системных требований
231
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
1. Установка/удаление продукта в системе № п/п 1.
Параметры, характеристики и вид оценки
Вторжение в предустановки ОС (да/нет)
3.
Требование перезапуска ОС (да/нет)
4.
Автозапуск (autorun) (да/нет)
6.
7. 8. 9. 10
ПТК-2
ПТК-3
Требуемая дисковая память (указать объем)
2.
5.
ПТК-1
Достаточность комплекта поставки продукта (наличие необходимых программреализаторов, шрифтов и пр.) (неуд/уд/хор/отл) Корректность определения и запросов по изменению конфигурации ПТК, версий, настроек компонентов ОС и дополнительного ПО, необходимого для работы продукта (медиа-плейеры, Qiuck Time и пр.; если требуется) (неуд/уд/хор/отл) Корректность автоматической установки недостающего ПО, шрифтов и т.д. (если требуется) (неуд/уд/хор/отл) Дружественность работы инсталлятора (запросы, предупреждение об изменениях и пр.) (неуд/уд/хор/отл) Корректность восстановления предустановок ОС при деинсталляции (неуд/уд/хор/отл) Корректность удаления собственных элементов (неуд/уд/хор/отл) Другое (по усмотрению эксперта; указать)
11.
Существенные, по мнению эксперта, особенности установки/удаления продукта на отдельных ПТК (если есть):
Общая оценка по разделу «Установка/удаление продукта в системе» в баллах от 0 до 10 232
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
2. Функциональное тестирование № п/п 1. 2. 3. 4. 5. 6.
Параметры, характеристики и вид оценки
ПТК-1
ПТК-2
ПТК-3
Работоспособность активных зон, кнопок управления, гиперссылок и пр. (неуд/уд/хор/отл) Работоспособность всех заявленных функций и возможностей продукта (Internet, печать, копирование и пр.) (неуд/уд/хор/отл) Работоспособность всех логических переходов в прямом и обратном направлении (неуд/уд/хор/отл) Работоспособность и качество ресурсоемких мультимедиа компонентов (видео, анимации, звук) (неуд/уд/хор/отл) Работоспособность в многопользовательском режиме и/или в режиме клиент – сервер (при возможности такого тестирования) Другое (по усмотрению эксперта; указать)
Существенные, по мнению эксперта, особенности функционирования продукта на отдельных ПТК (если есть):
Общая оценка по разделу «Функциональное тестирование» в баллах от 0 до 12 3. Качество программной реализации № п/п
Характеристика
3.
Поведение при провокациях, наличие диагностики, предупреждений, продолжение работы при восстановлении разрушений системы или потери работоспособности и т.п. Поведение при одновременном запуске параллельных приложений Скорость отклика на запросы пользователя
4.
Другое (по усмотрению эксперта; указать)
1. 2.
Оценка (неуд/уд/хор/отл)
Существенные замечания эксперта по качеству программной реализации (если есть):
Общая оценка по разделу «Качество программной реализации» в баллах от 0 до 8 233
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
Суммарная оценка издания в баллах от 0 до 30
Комментарии (по усмотрению эксперта):
«______» ___________________ 200__г. _____________________________________ подпись эксперта
_______________________________________ фамилия, имя, отчество эксперта
Экспертные работы выполнены в полном объеме, аналитическая группа замечаний по представленным документам не имеет.
«______» ___________________ 200__г. Секретарь: _____________________________________
/______________________________________/
234
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
Аттестат технической экспертизы образовательного сетевого электронного ресурса Основные сведения о сетевом электронном ресурсе Название ресурса Адрес URL Организация-разработчик Год создания ресурса Страна Язык(и) Предмет(ы) Возраст учеников Назначение ресурса Другие сведения (если указаны) Характеристика программно-технического комплекса, используемого при технической экспертизе сетевого электронного ресурса Процессор, тактовая частота ОЗУ Видеопамять Монитор Звуковая карта Дисковод CD (скорость) Тип сетевого соединения модемное соединение
выделенный канал по телефонной
выделенный канал радиоканал
линии локальная сеть другой (указать)
Устройство сопряжения с сетью (сетевая карта, модем – модель) Скорость сетевого соединения Операционная система (ОС) Броузер (или заменяющая его программа) и версия
235
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
1. Загрузка/маршрутизация № п/п
Параметры и вид оценки Время загрузки стартовой страницы (с.) www.yandex.ru
•
www.rambler.ru www.yahoo.com тестируемый ресурс:
•
•
Оценка сравнительной скорости загрузки тестируемого ресурса (неуд/уд/хор/отл) Оценка средней продолжительности загрузки информационных объектов с тестируемого ресурса (неуд/уд/хор/отл) текст графика видео и/или анимация и звук
•
Другое (по усмотрению эксперта; указать)
Существенные, по мнению эксперта, особенности загрузки/маршрутизации (если есть):
Общая оценка по разделу «Загрузка/маршрутизация» в баллах от 0 до 10 236
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
2. Функциональное тестирование
Работоспособность 1.
Оценка (неуд/уд/хор/отл)
Параметры
№ п/п
активных
зон,
кнопок
управления,
гиперссылок и пр. Работоспособность всех выявленных функций и возможностей
2.
ресурса Работоспособность всех логических переходов в прямом и
3.
обратном направлении Работоспособность
4. 5.
и
качество
ресурсоемких
мультимедиа
компонентов (видео, анимации, звук) Скорость реакции ресурса на действия пользователя Другое (по усмотрению эксперта; указать):
6.
Существенные, по мнению эксперта, особенности функционирования ресурса:
Общая оценка по разделу «Функциональное тестирование» в баллах от 0 до 10 237
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
3. Качество программной реализации
№ п/п
Оценка (неуд/уд/хор/отл)
Характеристика Поведение при провокациях, изменении, наличие диагностики,
1.
предупреждений,
продолжение
работы
при
восстановлении
запуске
параллельных
разорванного соединения 2. 3.
Поведение
при
одновременном
приложений Скорость отклика на запросы пользователя Корректность работы броузера при различных воздействиях
4.
(изменениях размера экрана, цветовой палитры; при запрете показа изображений и пр.)
5. 6.
Корректность отображения экранов ожидания загрузки (если есть) Другое (по усмотрению эксперта; указать)
результатов
Существенные замечания эксперта по качеству программной реализации (если есть):
Общая оценка по разделу «Качество программной реализации» в баллах от 0 до 10 238
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
Суммарная оценка образовательного сетевого электронного ресурса в баллах от 0 до 30
Комментарии (по усмотрению эксперта):
«______» ___________________ 200__г. _____________________________________ подпись эксперта
_______________________________________ фамилия, имя, отчество эксперта
Экспертные работы выполнены в полном объеме, аналитическая группа замечаний по представленным документам не имеет. «______» ___________________ 200__г. Секретарь: _____________________________________
/______________________________________/ Оглавление 239
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
240
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
Приложение 5 Образовательные электронные издания на CD-ROM 1. Учебные издания
Биология «Биотехнология» «Биология». Репетитор «Биология, 6-11 класс». Лабораторный практикум «Биология». Подготовка к ЕГЭ География «Начальный курс географии. 6 класс» «География. Наш дом-Земля. Материки, океаны, народы, страны. 7 класс» «География России. Природа и население. 8 класс» «Экономическая и социальная география. 10 класс» «География, 5-11 класс». Учебно-картографическая система Иностранные языки «Профессор Хиггинс. Английский без акцента» «Francais d Or 2000. Самоучитель французского языка» Информатика и ИКТ «Internet EXPLORER 5.0. Практический курс» «Windows XP. Практический курс» «Компьютерная графика и дизайн» «Вычислительная математика и программирование» История «История России: XX век» «Всеобщая история» «Отечественная история (до начала XX века) «От Кремля до Рейхстага» «История». Подготовка к ЕГЭ Математика «Математика и конструирование». Начальная школа «Математика, 5-11 класс». Лабораторный практикум «Алгебра, 7-11 классы». Учебник-справочик «Математика». Репетитор Межпредметные курсы Гуманитарный цикл: отечественная история, литература, искусство Естественнонаучный цикл: биология, химия, экология Мировая художественная культура «Культурология» «История искусства» 241
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
Обществоведение «Экономика и право» Русский язык и литература «Русский язык». Репетитор «А.С. Пушкин. В зеркале двух столетий» Физика «Открытая физика ч.1, ч.2» «Живая физика. Живая геометрия» «Физика и техника» «История техники» «Физика, 7-11 класс». Лабораторный практикум «Физика». Подготовка к ЕГЭ Химия «Химия общая и неорганическая. 10-11 классы» «Органическая химия. 10-11 классы» «Химия. 8-11 класс». Лаборатории «Химия». Подготовка к ЕГЭ Экология «Природа, человек и общество». Начальная школа «Экология» «Экология». Лабораторный практикум Библиотеки электронных наглядных пособий «Английский язык» «Астрономия» «Биология» «География» «Информатика» «История древнего мира и средних веков» «История России (XVII-XIX вв.)» «Литература» «Мировая художественная культура» «Немецкий язык» «Основы безопасности жизнедеятельности» «Природоведение» «Технология» «Физика» «Химия» Начальное профобразование «Практикум автомеханика по ремонту автомобилей» «Практикум автомеханика по ремонту автомобилей» «Практикум электромонтера» «Практикум по материаловедению для строителей-отделочников» «Практикум слесаря по ремонту тракторов» «Технология сельскохозяйственных работ» «Практика секретарского дела» «Основы прокатного производства». Практикум 242
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
«Устройства сигнализации, централизации и блокирования». Практикум «Сварка на автоматических и полуавтоматических машинах». Практикум «Оборудование и технология розничной торговли». Практикум «Программное управление станков с ЧПУ». Практикум «Организация и технология механизированных работ в животноводстве». Практикум Высшее образование «Мультимедиа комплекс по философии для цикла общеобразовательных вузовских дисциплин (включая педвузы)» «Мультимедиа комплекс по общеобразовательным дисциплинам инженерной подготовки» «Обществознание» «Экономика»
2. Информационно-справочные источники «Большая энциклопедия Кирилла и Мефодия» «От плуга до лазера. Детская техническая энциклопедия» «Художественная энциклопедия зарубежного классического искусства» «Электронный каталог учебных изданий» «Энциклопедия истории России, 862-1917» «Энциклопедия классической музыки»
3. Издания общекультурного характера «История религий» «Российские победы» «Россия на рубеже третьего тысячелетия» «Шедевры русской живописи» «Эрмитаж. Искусство Западной Европы»
Инструментальные среды Для студентов педвузов и учителей основной средней школы (5-9 класс) Для студентов педвузов и учителей полной средней школы «Начальная школа, 1-4 класс». Интегрированная среда Система поддержки информационного пространства школы
Федеральные образовательные порталы «Дополнительное образование детей» «Естественно - научный образовательный портал» «Здоровье и образование» «Инженерное образование» «Информационно-коммуникационные технологии в образовании» «Международное образование» «Образовательный портал по поддержке процессов обучения в странах СНГ» «Портал информационной поддержки единого государственного экзамена (ЕГЭ)» «Реализация федеральных и региональных программ развития образования» «»Российский общеобразовательный
http://www.vidod.edu.ru http://www.en.ru http://www.valeo.edu.ru http://www.techno.edu.ru http://www.ict.edu.ru http://www.international.edu.ru http://www.sng.edu.ru http://www.ege.edu.ru http://www.development.edu.ru http://www.school.du.ru 243
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
портал» «Российский портал открытого образования» «Российское образование» «Социально-гуманитарное и политологическое образование» «Экономика, социология, менеджмент» «Юридическая Россия»
http://www.openet.edu.ru http://www.edu.ru http://www.humanities.edu.ru http://www.ecsocman.edu.ru http://www.law.edu.ru
Электронная библиотека Центральная библиотека Образовательных ресурсов
http://www.edulib.ru
244
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
Литература 1. Агапонов С.В., Джалиашвили З.О., Кречман Д.Л. и др. Средства дистанционного обучения. Методика, технология, инструментарий/ Под ред. Джалиашвили З.О. – СПб.: БХВ – Петербург. – 2003. 2. Агеев В.Н., Древс Ю.Г. Электронные издания учебного назначения: концепции, создание, использование. – М.: МГУП. – 2003. 3. Андреев А.А. Дидактические основы дистанционного обучения. – М.: РАО. – 1999. 4. Башмаков А.И., Башмаков И.А. Разработка компьютерных учебников и обучающих систем. – М.: ИИД «Филинъ». – 2003. 5. Башмаков А.И., Старых В.А. Систематизация информационных ресурсов для сферы образования: классификация и метаданные. – М.: РГУИТП. – «Европейский центр по качеству». – 2003. 6. Борисова Н.В. От традиционного через модульное к дистанционному образованию. – М.: ВИПК МВД России. – 2000. 7. Гасов В.М., Цыганенко А.М. Методы и средства подготовки электронных изданий. – М.: МГУП. – 2001. 8. Гендина Н.И. Кризис системы образования и проблемы формирования информационной культуры личности. – http:// www.rsl.kemsu.ru/bgk/1998/3/1.htm 9. Глухов В.В., Козлов В.Н., Цикин И.А. Вперед… к заочному образованию?// Политехник. – 2000. – №1 (3261). 10. Гуриев М.А., Что мир ИТ и что ИТ для мира.// Компьютерра. – 2001. – 48. 11. Зайнутдинова Л.Х. Психолого-педагогические требования к электронным учебникам (на примере общетехнических дисциплин). – Астрахань: АГТУ. – 1999. 12. Комягин В.Б. Программирование мультимедиа приложений. – М: ЭКОМ. – 1995. 13. Кречман Д.Л., Пушков А.И. Мультимедиа своими руками. – СПб.: БХВ – Петербург. – 1999. 14. Образование и XXI век: Информационные и коммуникационные технологии. – Отв. ред. Кинелев В.Г. – М.: Наука. – 1999. 15. Осетрова Н.В., Смирнов А.И., Осин А.В. Книга и электронные средства в образовании. – М.: Издательский сервис. – Логос. – 2002. 16. Осин А.В. Авторское право и экспертиза качества электронных учебных изданий// Учебник третьего тысячелетия: Материалы III Международной научно-практической конференции и юбилейного Всероссийского семинара-совещания. – СПб.: СПб ГПУ. – 2003.
245
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
17. Осин А.В. Концептуальные основы образовательных электронных изданий и ресурсов// Учебник третьего тысячелетия: Материалы III Международной научно-практической конференции и юбилейного Всероссийского семинара-совещания. – СПб.: СПб ГПУ. – 2003. 18. Осин А.В. Модели образования на базе компьютерных технологий// Материалы Международного форума «Информатизация образования Казахстана: шаг в XXI век». – Алматы. – РК. – 2001. 19. Осин А.В. Создание учебных материалов нового поколения// Информатизация общего образования: Тематическое приложение к журналу «Вестник образования» – М.: Просвещение. – 2003. – №2. 20. Осин А.В. Технология и критерии оценки образовательных электронных изданий// Сборник
трудов
XI
Международной
конференции-выставки
«Информационные
технологии в образовании». Часть VI. – М.: МИФИ. – 2001. 21. Осин А.В. Электронное издание в образовательном пространстве// Известия вузов. – сер. Проблемы полиграфии и издательского дела. – 2003. – №3. 22. Осин А.В., Федоров А.Г., Чистякова Т.А. Особенности разработки и внедрения в учебный процесс электронных изданий на CD-ROM.// Индустрия образования. – Сборник статей. – Выпуск 1. – М.: ГОСНИИСИ. – 2001. 23. Осин А.В. Предпосылки концепции образовательных электронных изданий //Материалы научно-практической конференции «Основные направления развития электронных образовательных изданий и ресурсов» – М.: РМЦ. – 2002. 24. Паронджанов В.Д. Как улучшить работу ума? (Новые средства образного представления знаний, развития интеллекта и взаимопонимания). – М.: Радио и связь. – 1998. 25. Пат.
2127143
РФ.
Способ
интерактивного
игрового
и/или
социологического
взаимодействия (варианты)/ А.В. Осин. – Опубл.10.03.99. Приоритет 19.05.98. 26. Пат. 2152238 РФ. Способ интерактивной игры/ А.В. Осин. – Опубл.10.07.00. Приоритет 08.07.99. 27. Пат. 2051485 РФ. Способ проведения экспресс-опроса телезрителей и программнотехнический комплекс/ А.В. Осин, В.С. Соловьев, Ю.А. Мерзлов. – Опубл.27.12.95. Приоритет 02.02.95. 28. Разработка концепции электронных учебников по образовательным областям. Том 1: Отчет о НИР (заключит.)/ РМЦ; Руководитель А.В.Осин; А.В.Гиглавый, М.Н.Морозов, О.И.Руденко-Моргун, Ю.М.Тараскин и др.; ГР № 16518. – М., 2002. – http://www.eir.ru 29. Смолянинова О.Г. Мультимедиа в образовании (теоретические основы и методика использования). – Красноярск: КрГУ. – 2002. 246
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
30. Фомичев В.А., Фомичева О.С. Новые теории и методы раннего позитивного развития интеллекта детей
в информационном обществе// Educational Technology & Society. – 4
(2). – 2001. 31. Alliance of remote instructional authoring and distribution networks for Europe website. – http://ariadne.unil.ch 32. Apple learning interchange website. – http://ali.apple.com 33. ARIADNE. – http://ariadne.unil.ch 34. Blum B. Interactive Media. Essentials For Success. – Emeryville. – CA: Ziff-Davis Press. – 1995. 35. Burger I. The Desktop Multimedia Bible. – Addison Wesley. – 1993. 36. Educational software components of tomorrow website. – www.escot.org 37. Friesen N. Three Objections to Learning Objects. – http://phenom.educ.ualberta.ca/~nfriesen 38. Handbook Development of Interactiv Multimedia Instruction. – http://www.dtswg.org 39. IEEE Learning Technology Standards Committee (LTSC) Learning Metadata (LOM) P 1484.12. – http:// ltsc.ieee.org/wg 12 40. IMS. – http://www.imsproject.org 41. Jerram P., Gosney M. Multimedia Power Tools. – Cardiff. – CA: Verbum. – 1995. 42. Kraan
W.,
Wilson
S.
Dan
Rehak:
«SCORM
is
not
foreveryone».–
http://www.cetis.ac.uk/content/20021002000737 43. Learning Objects AERA2002. – http://www.learndev.org/LearningObjectsAERA2002.html. 44. Lian A. Knowledge transfer and technology in education: toward a complete learning environment// Educational Technology & Society. – 2000. 45. Lopuck L. Designing Multimedia. – Berkeley. – CA: Peachpit Press. – 1996. 46. Making Sense of Learning Specifications & Standards. Report on state of standardizations of Learning Objects. – http:// www.masie.com/standards/S3_Guide.pdf 47. Merrill D. Position Statement and Questions on Learning Objects Research and Practice. – http://www.learndev.org/LearningObjectsAERA2002.html 48. Oliveira C. (European Commission. Information Society Technologies Programme). Information
Technology
in
Education
and
Citizenship
–
http://web.udg.es/tiec/ponencies/pon4i.pdf 49. Robson R. Object-oriented Instructional Design and Web-based Authoring. – http://www. sifinfo.org 50. Sharable Content Object Reference Model (SCORM) – Advanced Distributed Learning Initiative. – http:// www.ddlnet.org/Scorm/downloads.cfm 51. Vaughan T. Multimedia. Making It Work. – McGraw-Hill. – 1993. 247
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
52. Wayne
H.
The
Future
of
Learning
Objects.
–
http://www.
reusability.org/read/chapters/hodgins.doc 53. Welsch E. SCORM: Clarity or Calamity? Online Learning Magazine 2002-07-01. – http://www.onlinelearningmag.com/training/search/search_display.jsp?vnu_content_id= 1526769 54. Wiley D. Connecting learning objects to instructional design theory: A definition, a metaphor, and a taxonomy. – http://www.reusability.org/read/chapters/wiley.doc 55. Wiley D. Learning objects and the new CAI: So what do I do with a learning object?. – http://wiley.ed.usu.edu/docs/instruct-arch.pdf Оглавление
248
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
Республиканский мультимедиа центр Минобразования России
Государственное научное учреждение «Республиканский мультимедиа центр» (РМЦ) специализированная организация Министерства образования Российской Федерации. Организован в 1991 г., переименован в 1995 г. Целевая установка РМЦ - создание пилотных образцов электронных изданий и ресурсов для образования, объединяющих последние достижения информатики и вычислительной техники с результатами научно-педагогических исследований в области компьютерных технологий обучения. Центр является головной организацией Минобразования России по созданию образовательных электронных изданий и ресурсов. Деятельность РМЦ охватывает образовательные, презентационные, развлекательные продукты на CD-ROM, DVD и CD-card, мультимедиа в Internet;, интерактивное телевещание. Центр проводит широкие научные, научно-методические и экспериментальные исследования, определяющие концептуальные основы создания и применения образовательных электронных изданий
и
ресурсов
в
рамках
программ
информатизации
образования
и
построения
информационного общества в России. Спектр работ и услуг РМЦ включает: • создание мультимедиа продуктов на локальных носителях, в компьютерных сетях, для телевизионного и радио вещания; • представление и продвижение мультимедиа продуктов на российском и мировом рынках; • подготовку специалистов в области мультимедиа, электронных изданий, цифрового вещания. Более 20 электронных изданий РМЦ отмечено призами, дипломами и наградами, в том числе 4 - на зарубежных конкурсах и фестивалях. Например, CD-ROM «Библейские сюжеты. Коллекция Эрмитажа» получил статус «Лучший диск пятилетия» международной организации «International Committee of Museums for Multimedia and New Sound and Image Technologies». 11 мультимедиа продуктов на CD-ROM лицензированы и изданы за рубежом: в США, Германии, Италии, Франции, Швейцарии, Великобритании. В каждом зарубежном посольстве Российской Федерации Вы найдете компакт-диск «Россия» разработки РМЦ. С 1997 г. на базе технологических и программных разработок РМЦ федеральные телеканалы (1 канал, РТР, НТВ, ТВЦ и др.) проводят интерактивные телепередачи. В активе Центра выполнение заказов Администрации Президента РФ, Государственной 249
Мультимедиа в образовании: контекст информатизации
Думы и Совета Федерации РФ, Министерства иностранных дел, Министерства науки и технологий, Правительства Москвы, крупнейших российских музеев, таких как Эрмитаж и Третьяковская галерея, известных зарубежных компаний, таких, как Microsoft и The Learning Company. РМЦ ведет большую выставочную работу, ежегодно участвуя более, чем в 10-ти специализированных выставках. В том числе, в таких крупных, как CeBit., Milia, Comdex, Франкфуртская и Московская международные книжные ярмарки. В 1998 г. по результатам аналитического рейтинга «Оа1ог Тор 100» Республиканский мультимедиа центр признан одной из десяти наиболее профессиональных компаний России в области разработки познавательного и развлекательного программного обеспечения. В 2000 г. РМЦ избран коллективным членом Российской академии естественных наук. Генеральный директор ГНУ «Республиканский мультимедиа центр» - Александр Васильевич Осин, кандидат технических наук, доцент, Почетный работник высшего профессионального образования, член-корреспондент Российской академии естественных наук, член Союза кинематографистов России. Один из инициаторов развития мультимедиа технологий в стране, научный и художественный руководитель более 40 мультимедиа проектов, автор более 100 научных трудов и изобретений. Основатель научного направления «интерактивное телевещание», развивающего конвергенцию телевидения, телефонии и компьютерных сетей на базе мультимедиа технологий. Член Рабочей комиссии по направлению информатизации образования «Электронные образовательные ресурсы», заместитель председателя секции учебных электронных изданий Федерального экспертного совета Министерства образования, заместитель руководителя комиссии по цифровым экранным искусствам Союза кинематографистов. Тел.: (095) 917-23-37 Факс: (095) 917-37-55 E-mail:
[email protected] http://www.rnmc.ru
250
