Визуально-семантическое кодирование информации в электронных учебных изданиях

Актуальность проблемы. В ответ на актуальные и перспективные потребности современного общества в высшем образовании активно идёт процесс модернизации, который, в частности, выражается в последовательном усилении информационно-технологической составляющей содержания образования, определяемого государственными образовательными стандартами. Этот процесс осуществляется в русле общих проводимых в отечественном образовании реформ, обусловленных переходом к новой образовательной парадигме, приоритетами которой являются повышение качества подготовки специалистов и их соответствие (адекватность) уровню требований интенсивно развивающегося общества. Одним из перспективных путей повышения качества подготовки специалистов признаётся широкое внедрение в учебный процесс информационно-коммуникационных технологий, позволяющих управлять процессами образовательной деятельности, в частности, электронных учебных изданий (ЭУИ). Электронные учебные издания активно совершенствуются, что обусловлено характером развития современного общества. На протяжении долгого времени сфера применения компьютеров была достаточно узка и ограничивалась, в основном, военной и научной областью. Только пользователи, имевшие достаточную квалификацию для работы с вычислительной техникой, могли полноценно участвовать в информационных процессах, используя компьютер для обработки и обмена информацией. С появлением графических интерфейсов и устройств для взаимодействия с ними, а затем операционных систем, применявших новые технологии, возможность полноценно работать с компьютером, не вникая в тонкости его внутреннего устройства, стала доступна пользователям, не являющимся специалистами или энтузиастами с высоким уровнем подготовки в области информационных технологий.

Это привело к тому, что информационные технологии постепенно проникли во все сферы человеческой жизни. Усложнение индустриального производства, социальной, экономической и политической жизни, изменение динамики процессов во всех сферах деятельности человека привели, с одной стороны, к росту потребностей в знаниях, а с другой — к созданию новых средств и способов удовлетворения этих потребностей. Быстрое и значительное совершенствование компьютерной техники и информационных технологий послужило толчком к развитию общества, построенного на использовании различной информации (информационного общества). Для свободной ориентации в информационных потоках современный специалист любого профиля должен уметь получать, обрабатывать и использовать информацию с помощью компьютеров, телекоммуникаций и других средств связи. Но для этого необходимо знать правила навигации по большому массиву доступной информации и обладать определенной информационной культурой. Это означает, что выпускники учебных заведений должны владеть современными информационными технологиями (использованием средств вычислительной техники и каналов связи в своей предметной области) в приложении к профессиональным задачам, которые им предстоит решать. Поэтому вопрос о необходимости преподавания сложных информационных технологий и их инструментария студентам нетехнических специальностей сегодня становится насущной необходимостью.

Во многих областях образования такие учебные курсы сегодня активно разрабатываются и внедряются. Существуют различные методики создания подобных курсов. Однако учебные курсы по современным информационным технологиям невозможно основывать на полных, исчерпывающих курсах информатики, математики и других фундаментальных дисциплин в силу ограниченности бюджета учебного времени и гуманитарного менталитета студентов. При этом необходимо их освоение на уровне, достаточном для эффективного применения на практике. Тем более, если речь идёт о таком, во многом сложном для освоения студентами гуманитарных направлений предмете, как трёхмерная компьютерная графика. Исследование данной области представляет значительный научный интерес.

Научная проблема заключается в поиске подходов и разработке решений, снимающих противоречия между сложностью освоения информационных технологий студентами нетехнических специальностей и спецификой гуманитарного менталитета студентов таких специальностей. С одной стороны, технологии, применяющиеся сегодня для создания электронных учебных изданий, позволяют реализовывать широкий спектр возможностей воздействия на обучающихся. С другой стороны, методики создания таких изданий требуют усовершенствования, а потенциал имеющихся технологий используется не в полной мере, что приводит к относительно низкой эффективности этих изданий в современном образовании.

Разработанность проблемы. Проблема повышения эффективности электронных учебных изданий рассматривается с различных сторон с середины 1990;х гг. Среди многочисленных трудов, авторы которых предлагают свои способы улучшения таких изданий, в первую очередь необходимо отметить исследование 3. В. Баяндиной [7], в котором рассматривается модель объединения различных типов данных посредством применения модульных технологий, исследование А. В. Осина [53], где описывается модульная архитектура, определяющая новые дидактические качества образовательных электронных изданий и ресурсов, и другие работы [1, 42, 2, 74, 76, 34]. В них анализируются вопросы оптимизации электронных учебных изданий с учётом психолого-педагогических, методических, дидактических и иных требований, реализующихся с использованием современных компьютерных технологий — технологий мультимедиа.

Технологии мультимедиа — объединение различных видов информации в один конечный продукт для наиболее эффективного воздействия на восприятие целевой аудитории— получают всё большее распространение в образовании. На начальных этапах своего развития электронные учебники представляли собой переведённые в цифровую форму бумажные учебные издания, дополненные мультимедийными элементами (видео, звук, графика и т. д.). В дальнейшем структура ЭУИ становилась всё более сложной с целью обеспечения качественно нового уровня взаимодействия с пользователем, повышения эффективности функционирования таких обучающих систем. Сегодня можно говорить о появлении целых мультимедийных учебно-методических комплексов. Это, фактически, одновременно, разновидность ЭУИ и обучающие системы, предназначенные для построения информационно-технологической среды, ориентированной на повышение эффективности учебного процесса. Мультимедийный учебно-методический комплекс (МУМК) — это не только и не столько оцифрованный бумажный учебник или несколько учебников, а комплексный продукт, содержащий широкие возможности для мониторинга учебного процесса, интеграции электронных учебных материалов, а также общения между преподавателями, учащимися и администрацией учебного заведения.

Такие мультимедийные учебно-методические комплексы сегодня становятся всё более популярными, так как позволяют получать образование дистанционно, за счёт увеличения доли самостоятельной работы. МУМК являются эффективным инструментом для преподавателей, позволяя им делать свои учебные курсы более доступными для учащихся, обеспечивая одноразовую подготовку и ввод учебных материалов. В дальнейшем система подачи информации становится автоматизированной и может быть использована многими и многократно. Таким образом, преподаватели могут более гибко, плодотворно и в разных формах проводить свои занятия, предоставляя студентам готовые учебные курсы, снабжённые всеми необходимыми пояснениями.

В последнее время появились организации и порталы, цель существования которых — информационно-технологическое обеспечение электронных образовательных ресурсов. Так, специализированный портал «ИКТ в образовании» (http://ict.edu.ru/) популяризирует и продвигает идеи использования ЭУИ и, в частности, МУМК в современную образовательную среду. При поддержке таких организаций регулярно проводятся конкурсы на лучшее электронное учебное издание России. Ежегодно по результатам конкурса «ИТ-образование в Рунете» определяются победители в номинациях «Электронные учебники» и «Виртуальные учебно-методические комплексы». Полный список лауреатов по всем номинациям содержится на странице конкурса http://ict.edu.ru/konkurs/laureat.html.

Цель диссертационной работы состоит в обосновании научно-методических основ построения электронных учебных изданий для студентов гуманитарного профиля, в разработке и апробации средств и методов визуально-семантического кодирования информации при создании мультимедийных образовательных ресурсов.

Задачи диссертационного исследования:

• определить роль и место мультимедийных технологий и электронных учебных изданий в профессиональном образовании;

• исследовать типологию и функциональное назначение электронных учебных изданий, возможности и перспективы использования такой их разновидности как мультимедийные учебно-методические комплексы для обучения студентов гуманитарного профиля;

• сформулировать концептуальную модель создания мультимедийного учебно-методического комплекса по компьютерной графике для студентов гуманитарных специальностей;

• разработать и формализовать методы визуально-семантического кодирования информации при подготовке мультимедийного учебно-методического комплекса;

• провести теоретико-прикладное исследование возможностей разработанных методов визуально-семантического кодирования и педагогической эффективности мультимедийного учебно-методического комплекса, созданного на их основе.

Объект исследования — электронные учебные издания.

Предмет исследования — визуально-семантическое кодирование информации при создании мультимедийных учебно-методических комплексов как разновидности электронных учебных изданий.

Методы исследования — терминологический и контент-анализвизуализация информации средствами визуально-графического языкаэмпирические методы (наблюдение, анкетирование, тестирование) — методы статистической обработки результатов экспериментального исследованияметоды алгоритмизации и программирования.

Методологическая база — основные положения теории информации и информационных процессов, теория экспертной оценки, а также теория лингвистического обеспечения информационных систем.

Научная новизна диссертационной работы заключается в том, что впервые разработан комплексный подход к построению такой разновидности электронных учебных изданий как мультимедийный учебно-методический комплекс по компьютерной графике для студентов-гуманитариев. Создана концептуальная модель мультимедийного учебно-методического комплекса по технологиям трёхмерного моделирования и анимации как типового примера подобных комплексов. Разработаны и оформлены в виде формализованных алгоритмов методы визуально-семантического кодирования информации в мультимедийных образовательных ресурсах и, в частности, мультимедийных учебно-методических комплексах. Проведена апробация разработанных методов на основе теоретико-прикладного исследования их дальнейших перспектив и возможностей. Доказана педагогическая эффективность использования данной технологии в учебном процессе гуманитарного вуза.

Теоретическая значимость выводов и рекомендаций, полученных в ходе исследования, состоит в том, что сформулированные в диссертации подходы к процессу создания мультимедийных учебно-методических комплексов по компьютерной графике для студентов нетехнических специальностей могут использоваться в дальнейшем при подготовке мультимедийных образовательных ресурсов для информационно-технологического обеспечения учебного процесса вуза. Уточнены понятия «электронные учебные издания», «мультимедийные учебно-методические комплексы», «визуально-семантическое кодирование информации» в структуре подготовки специалистов профессиональной сферы.

Теоретически обоснована и сформулирована концепция создания мультимедийных учебно-методических комплексов на основе визуально-семантического кодирования информации. Определены и экспериментально апробированы педагогические условия эффективного использования мультимедийного учебно-методического комплекса по трехмерной компьютерной графике и анимации в профессиональной подготовке специалистов.

Практическая значимость работы и реализованных результатов. Разработанная в рамках настоящего диссертационного исследования методика визуально-семантического кодирования информации может быть использована при разработке любых мультимедийных учебно-методических комплексов для преподавания информационных технологий и программирования в гуманитарных вузах.

Практическая ценность результатов работы состоит в том, что разработанные типовая модель и средства визуально-семантического кодирования информации мультимедийного учебно-методического комплекса позволяют:

• визуализировать наиболее сложные для восприятия обучаемого семантические единицы учебных материалов;

• интегрировать различные программно-технологические платформы при создании мультимедийных учебно-методических комплексов.

Результаты диссертационного исследования внедрены в учебный процесс Санкт-Петербургского государственного университета культуры и искусств, что подтверждено соответствующими документами. Материалы и выводы диссертации используются при чтении лекций по курсу «Технологии трёхмерного моделирования и анимации» на факультете информационных технологий и медиадизайна СПбГУКИ.

Основные положения и выводы диссертации могут быть использованы: а) при создании мультимедийных учебно-методических комплексов по компьютерной графике и другим информационным дисциплинамб) при визуально-семантическом кодировании наиболее трудных для восприятия студентами-гуманитариями компонентов учебных материаловв) при проведении лекционных и практических занятий по общим и специальным курсам информатики, компьютерной графики.

На защиту выносятся следующие положения:

1. Эффективность использования электронных учебных изданий в вузе гуманитарного профиля определяется рядом организационно-педагогических факторов, способствующих успешному освоению материала (образное представление формализованных данных, визуализация смысловых единиц, выделение ключевых фрагментов и т. п.).

2. Мультимедийный учебно-методический комплекс является разновидностью электронных учебных изданий и перспективной платформой для внедрения новых образовательных технологий, благодаря сочетанию лекционных, практических, контрольно-диагностических материалов и возможности организации локального и удалённого доступа к ним.

3. Предложенная методика визуально-семантического кодирования информации обеспечивает повышенное качество обучения за счёт использования ряда факторов: максимальное свёртывание текстовой информации, введение системы знаков для декодирования студентами фрагментов этой информации, установление связей между лекционными, практическими и диагностическими материалами, выделение опорных точек, обозначение ключевых понятий и связей между ними средствами символьно-графического языка, формирование образного мышления в сочетании с алгоритмическим подходом.

4. Разработанная концепция типового мультимедийного учебно-методического комплекса для студентов гуманитарных специальностей может быть использована при проектировании соответствующих комплексов для преподавания курсов общепрофессионального и специального блоков дисциплин.

5. Проведённое теоретико-прикладное исследование с целью оценки педагогической эффективности мультимедийного учебно-методического комплекса по дисциплине «Технологии трёхмерного моделирования и анимации» позволяет рекомендовать к использованию предлагаемые типовую модель мультимедийного учебно-методического комплекса и методику визуально-семантического кодирования, а также принцип контролируемого по времени выполнения заданий в качестве основного оценочного индикатора.

6. Использование мультимедийных учебно-методических комплексов, создаваемых на основе визуально-семантического кодирования, способствует увеличению доли самостоятельной работы студентов при освоении материала курса при условии решения разработчиками следующих задач:

• изучение взаимосвязей между терминами;

• вычленение ключевых понятий из текста учебных, учебно-методических и иных материалов;

• выявление смысла толкования этих понятий;

• построение структуры взаимосвязей между ключевыми понятиями;

• вычленение избыточных терминов;

• унификация терминов и формирование тезауруса по дисциплине.

Апробация работы. Основное содержание диссертации изложено в 5 публикациях по теме диссертации, общим объёмом 7,76 п. л., а также на научных конференциях:

• III Международной научной конференции «Прикладная лингвистика в науке и образовании» (СПб, 2006);

• Научно-практической конференции памяти профессора В. А. Минкиной «Интернет: ресурсы и технологии в гуманитарном образовании» (СПб, 2007);

• 57-й научной конференции студентов и аспирантов библиотечно-информационного факультета СПбГУКИ, посвященной памяти профессора Олега Менделевича Зусьмана (СПб, 2008);

• 58-й научной конференции студентов и аспирантов библиотечно-информационного факультета СПбГУКИ, посвященной памяти профессора Олега Менделевича Зусьмана (СПб, 2009).

Выводы по третьей главе.

1. В настоящее время имеются технологии, позволяющие обеспечить создание и функционирование электронных обучающих систем на основе готовых свободно распространяемых и коммерческих программных решений, что избавляет разработчиков ЭУИ и, в частности, МУМК от необходимости разрабатывать такие программные комплексы самостоятельно. При этом свободно распространяемые и коммерческие системы управления обучением не всегда могут обеспечить требуемый функционал. К сожалению, не наблюдается интеграционных усилий существующих технологий в рамках единого информационного пространства РФ.

2. Проведённое теоретико-прикладное исследование возможностей разработанной методики визуально-семантического кодирования позволило доказать целесообразность её внедрения в практику создания МУМК. Полученные результаты подтверждают практическую значимость разработанных в рамках данной диссертационной работы подходов к решению выявленных актуальных проблем создания учебно-методических комплексов по компьютерной графике для студентов гуманитарных вузов.

3. В процессе теоретико-прикладного исследования был проведен углубленный опрос в виде тестирования студентов (более 85% от числа учащихся). В целом положительные ответы были получены от 70,2% от числа опрошенных. Высокий процент положительных ответов доказывает значительную степень педагогической эффективности применения МУМК.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

В настоящее время процессы модернизации высшего образования, в том числе, и в аспекте его информатизации, приобретают всё более интенсивный характер. При этом они обусловлены не только общими тенденциями поступательного развития современного общества, но и задачами масштабной модернизации отечественного образования, которая осуществляется в настоящее время в нашей стране в соответствии с целями и государственной образовательной политики. Причём одним из важнейших факторов совершенствования структуры и содержания профессионального образования признаётся его информатизация как комплекс социально-педагогических преобразований, связанных с насыщением образовательных систем информационной продукцией, средствами и технологиями. Наибольшие возможности для информационно-технологической модернизации образования, отвечающей потребностям формирования информационного общества и направленной на создание принципиально новых способов приобретения знаний, кардинальное изменение структуры и форм организации учебного процесса, характера педагогического взаимодействия, открывает применение в обучении мультимедийных образовательных технологий. Под такими технологиями понимается разновидность информационно-коммуникационных технологий, представляющих собой набор и последовательность алгоритмизированных операций и действий, обусловленных использованием мультимедийных средств учебного назначения и применяемых в процессе обучения для достижения широкого спектра образовательных целей.

Новые технические возможности в сочетании с разработанными методами их использования позволяют повысить эффективность обучения и вывести учебный процесс на качественно новый уровень. В представленной работе рассмотрены вопросы, связанные с проектированием электронных учебных изданий, и, в частности, такой их разновидностью как мультимедийные учебно-методические комплексы. Охарактеризованы.

112 основные проблемы, возникающие перед создателями подобных образовательных технологий, предлагаются пути их решения на основе новых подходов и с использованием метода визуально-семантического кодирования информации.

Полный перечень основных результатов представленной работы следующий:

1. Исследованы проблемы проектирования и разработки электронных учебных изданий, выявлены основные факторы, влияющие на востребованность, проанализированы положительные и отрицательные тенденции их развития. Охарактеризована нормативно-правовая база создания электронных обучающих систем.

2. Проведён анализ проблем использования мультимедийных технологий в образовательном процессе, рассмотрены главные особенности мультимедиа, оценены возможности и перспективы мультимедийных технологий. Анализ результатов исследований показал, что наиболее перспективной технологией модернизации учебного процесса вуза являются электронные учебные издания и такая их разновидность как мультимедийные учебно-методические комплексы.

3. На основе терминологического и контент-анализа установлено, что в учебных материалах по компьютерной графике (монографии, учебники, учебные пособия) прослеживается использование одних и тех же терминов для обозначения разных понятий и наоборот, что затрудняет изучение этой и подобных дисциплин студентами гуманитарного профиля. Разработана методика визуально-семантического кодирования информации для снижения уровня этой проблемы при создании электронных учебных изданий.

4. Предложен новый подход к разработке мультимедийных учебно-методических комплексов по компьютерной графике с использованием предложенной методики визуально-семантического кодирования информации и непосредственном участии в процессах создания педагогов, лингвистов и информатиков-дизайнеров.

5. Проведено теоретико-прикладное исследование возможностей разработанной методики, подтверждающее целесообразность использования найденных в рамках диссертационного исследования решений в практику создания электронных учебных изданий и мультимедийных образовательных технологий.

В заключение следует отметить, что разработанная методика визуально-семантического кодирования информации в электронных учебных изданиях, реализованных в виде мультимедийных учебно-методических комплексов, полностью готова к внедрению, и в сочетании с разработанной общей методикой их создания, может служить перспективной базой для разработки электронных учебных изданий нового поколения.