Звуковые и экранно-звуковые средства обучения и воспитания

Звук — это колебания воздуха, воздействующие на орган слуха человека.

Впервые запись и воспроизведение звука осуществил выдающийся американский изобретатель Томас Эдисон в 1877 г. Он изобрел фонограф — восковой валик, на котором игла фонографа при вращении валика оставляла звуковую дорожку. Звуковые колебания передавались на иглу от мембраны, находящейся в рупоре. Так осуществлялась запись звука. Для воспроизведения звука использовался тот же валик, покрытый путем электролиза металлом. Игла фонографа, двигаясь по канавке, передавала колебательные движения на мембрану и рупор. Так воспроизводился звук. Этот способ записи звука называется механическим. В дальнейшем он был значительно усовершенствован.

В 1888 г. была изобретена грампластинка, и на смену фонографу пришел граммофон. Его изобрел немецкий инженер Эмиль Берлинер. Ему удалось устранить такой недостаток фонографа, как невозможность тиражирования записей. Он отделил запись звука от воспроизведения и создал матрицу для штампования грампластинок.

В это же время французский инженер Шарль Кро предложил портативный вариант граммофона — патефон. Его выпускала в Париже фирма «Пате» (отсюда и название — патефон).

К концу XIX столетия начался век электричества, и в связи с этим изобретатели вели активные поиски новых способов записи звука. В 1888 г. знаменитый русский физик А. Г. Столетов создал первый в мире фотоэлемент. Это открытие позволило русскому ученому А. Ф. Викшемскому разработать в 1889 г. аппарат для оптической записи звука на светочувствительной ленте. Суть изобретения — в преобразовании звуковых колебаний в электрические и затем — в переменные световые. При освещении таким модулированным светом фотобумаги получается фотографическая фонограмма. Затем был найден способ воспроизведения звука с фотографической фонограммы. Его предложил в 1900 г. русский инженер И. Л. Поляков.

В 1928 г. русские ученые П. Г. Тагер и А. Ф. Шорин разработали фотографический способ записи звука на кинопленке. Это изобретение способствовало созданию и развитию звукового кино.

Третий способ записи и воспроизведения звука — магнитный. Его изобрел датский физик В. Паульсен в 1898 г. Он предложил записывать звук на стальную проволоку. Магнитный способ основан на свойстве ферромагнитных материалов намагничиваться под воздействием магнитного поля и сохранять состояние намагниченности при снятии магнитного поля.

В 1928 г. было предложено вместо проволоки использовать бумажную ленту, на которую наносили порошок окиси железа. В дальнейшем бумагу заменили лентой с хлопчатобумажной или лавсановой основой. Такая лента применяется и в современных магнитофонах.

Четвертый способ записи и воспроизведения звука основан на лазерной технологии, реализующей цифровую систему записи и воспроизведения звука. Возможность создания лазера обосновали в 1958 г. американские физики — лауреаты Нобелевской премии Чарльз Таунс и Артур Шавлов.

Новый вид грампластинки — оптический компакт-диск для лазерного проигрывателя появился в США в 1983 г. Вначале это были диски для воспроизведения звука (аудиодиски), а затем, через год, появились видеодиски новой конструкции, вмещающие 250 тыс. страниц текста (что равно объему 500 книг). Следует отметить, что производство таких уплотненных средств (медиа) обходится в 5 раз дешевле, чем печатание книг с эквивалентным количеством информации.

Необычные возможности лазерной технологии способствовали прогрессу в области создания новейших средств обучения, таких как интерактивное видео, технология телекоммуникаций (телеконференции), технология на компактных дисках, технология гипертекста и др.

В начале 80-х годов традиционные способы записи и воспроизведения звука получили возможность для дальнейшего развития в виде цифровой записи звука, которая реализуется на оптических (лазерных) дисках или на уплотненных (магнитных) дисках.

Сущность цифровой записи и воспроизведения звука состоит в считывании микроотверстий в металлизированном диске (или считывании электрических зарядов — единиц и нулей на поверхности магнитного диска) и преобразовании полученных данных в электрические сигналы.

Звуковые технические средства — комплексы аппаратуры, обеспечивающие запись и воспроизведение звука. В этом комплексе носителями информации являются грампластинки, магнитофонные записи на кассетах, магнитная лента, гибкие магнитные диски, лазерные (оптические) диски. Есть еще мини-лазерные диски для плеера и компакт-кассеты для диктофонов. Своеобразным средством выступает радио.

Грамзапись (граммофонная запись) — механический вид записи звука на диске (пластинке) из синтетических материалов.

Магнитофонные записи — магнитная запись звука на магнитную ленту. Запись и воспроизведение осуществляются при помощи магнитофона (диктофона). В зависимости от дидактической задачи магнитофонные записи монтируют в определенной системе и воспроизводят в процессе занятий.

Магнитные ленты являются аналогом обычных музыкальных кассет. Устройство, обеспечивающее работу с магнитной лентой, называется стриммером.

Стриммеры представляют собой лентопротяжный механизм, аналогичный магнитофонному. Стриммер относится к устройствам с последовательным доступом к информации (надо воспроизвести всю запись, чтобы дойти до нужной) и характеризуется гораздо меньшей скоростью записи и считывания информации по сравнению с дисководами.

Основное назначение стриммеров — создание архивов данных, резервного копирования, надежное хранение данных.

Информация на лентах записывается параллельно по дорожкам. Накопители на магнитных лентах бывают рулонного и кассетного типов. Емкость современных стриммеров может достигать нескольких десятков Гигабайт (Гб).

Гибкие магнитные диски являются наиболее распространенными носителями информации для воспроизведения на компьютере. Наиболее популярны гибкие диски размером 3,5 (дюйма). Диски называются гибкими потому, что пластиковый диск, расположенный внутри защитного конверта, действительно гнется. Именно поэтому защитный конверт изготовлен из твердого пластика.

Диск покрывается сверху специальным магнитным слоем, который обеспечивает хранение данных. Информация записывается с двух сторон диска по дорожкам, которые представляют собой концентрические окружности. Плотность записи данных зависит от плотности нанесения дорожек на поверхность, так называемого числа дорожек на поверхности диска, а также от плотности записи информации вдоль дорожки.

Дисковод для гибких дисков относится к группе накопителей прямого доступа (когда нужная информация может быть воспроизведена сразу, как только в ней возникает необходимость) и устанавливается внутри системного блока. Диск вставляют внутрь дисковода, и при обращении к нему соответствующей программы головка записи/чтения устанавливается на нужное место. Один двигатель дисковода обеспечивает вращение диска внутри защитного конверта. Чем выше скорость вращения, тем быстрее считывается информация, а значит, увеличивается скорость обмена информацией. Второй двигатель перемещает головки записи/чтения по поверхности диска и определяет другую характеристику внешней памяти — время доступа к информации.

Наличие после буквы двоеточия позволяет компьютеру отличить имя дисковода от буквы.

Правила работы с дисками рекомендуют не дотрагиваться до поверхности диска руками, не держать диск вблизи сильного магнитного поля, не подвергать его нагреванию. Лучше всего сделать его копию на случай выхода диска из строя.

Лазерные, или оптические, диски внешне напоминают обычный музыкальный компакт-диск. Благодаря незначительным размерам и большому объему хранимой информации, надежности и долговечности лазерные диски стали популярными носителями информации. Объем информации, хранящейся на лазерном диске диаметром 120 мм, достигает 650 Мегабайт (Мб), что соответствует информации звукового файла длительностью 74 мин.

Название диска определяется методом записи и считывания информации. Информация на дорожке создается мощным лазерным лучом, выжигающим на поверхности диска впадины, и представляет собой чередование впадин и выступов. При считывании информации островки отражают свет лазерного луча и воспринимаются как единица (1), впадины не отражают луч и соответственно воспринимаются как ноль (0).

Бесконтактный способ считывания информации с помощью лазерного луча определяет долговечность и надежность компакт-дисков. Как и магнитные диски, оптический диск относится к устройству с произвольным доступом к информации.

Обычно компьютеры и современные аудиосистемы оснащаются дисководами, которые имеют источник слабого лазерного луча, способного только считывать информацию с лазерного диска, но не изменять ее. Поэтому такие дисководы называют дисководами только для чтения, что является переводом английского термина Compact Disk Read Only Memory, или сокращенно: CD-ROM.

Лазерный диск, информация которого может быть изменена, называется CD-RW (Rewritable). Информация на перезаписываемых компакт-дисках может быть изменена с помощью специального дисковода, оптическая система которого имеет источник мощного лазерного луча.

Цифровая технология мини-дисков обеспечивает превосходное качество звука в сочетании с предоставляемыми пользователю лучшими возможностями для записи. Заключенный в квадратную жесткую оболочку с размером стороны 64 мм MD является самым универсальным носителем цифровой звукозаписи. Можно до миллиона раз записывать звук, стирать, перезаписывать и монтировать записи без потери качества звучания. Один мини-диск обеспечивает 74 мин высококачественного звучания при воспроизведении. Уже имеется в продаже большое количество наименований мини-дисков с музыкальными записями.

В последнее время находят применение новые виды носителей информации: магнитооптические диски и диски Бернулли, используемые для сохранения накопленной информации. Диски имеют большую емкость и высокую скорость доступа к информации. Перспективными разработками в области носителей информации является создание носителей на основе голографии. При стандартных размерах носителей 3,5 и 5,25 дюйма объем информации расширяется до сотен Мб и даже нескольких Гб.

Комбинированные технические средства (экранно-звуковые) обеспечивают подачу и восприятие информации, предназначенной для зрения и слуха. К ним относят звуковое кино, видеофильмы, учебное телевидение, видеодиски — CD и DVD (Digital Video disk) — цифровой видеодиск. Ряд авторов в эту группу включают также озвученные диафильмы и слайды.

Звуковые кинофильмы по своему дидактическому значению значительно богаче немого кино. Звук в звуковом учебном кинофильме является не только носителем информации, но в сочетании с изображением воздействует и на интеллект человека, и на его чувства, что значительно повышает эффективность обучения.

Учебное телевидение — способ передачи на расстояние учебной зрительной и звуковой информации через систему открытых или замкнутых телевизионных систем. Учебные телевизионные передачипередачи, создаваемые по темам учебной программы и предназначенные для использования непосредственно на уроке, а также при проведении факультативных занятий и внеклассных мероприятий. Дидактическая значимость этого технического средства мало чем отличается от учебного звукового кино.

Видеозаписи — зафиксированные с помощью видеомагнитофона или телевизионной камеры на специальной магнитной ленте изображение и звук. На уроках используются видеозаписи учебных телепередач, кинофильмов, производственных процессов, опытов, некоторых явлений микромира и т. д.

Фильмы можно разделить на художественные, хроникально-документальные, научно-популярные, научные, учебные, а также на любительские и телефильмы.

Хроникально-документальные — фильмы, в которых отражены действительные события, работа промышленных и сельскохозяйственных предприятий, строек, институтов, спортивные состязания и т. п.

Научно-популярные фильмы — снятые по сценарию и популярно излагающие научную или техническую проблему, раскрывающие на современном научном уровне явления природы и процессы в различных областях науки, техники, промышленности и сельском хозяйстве. Они рассчитаны на зрителей с самой различной подготовкой, поэтому доступность и занимательность изложения — главные требования, предъявляемые к ним.

Научные фильмы — фильмы, которые созданы в процессе научно-исследовательских работ и служат для решения конкретных научных задач. В учебных целях они практически не используются.

Учебное кино — один из видов научного кино, которое предназначается для демонстрации в ходе обучения и обеспечения наглядности при ознакомлении учащихся с явлениями и процессами, недоступными для непосредственного наблюдения. В некоторых учебных пособиях по ТСО учебное кино называют кинопособием.

Кинопособия содержат позитивное фотографическое изображение движущихся объектов на кинопленке с зафиксированным (оптическим или магнитным способом) звуковым сопровождением, выполненное в соответствии с воспитательно-дидактическими целями и с учетом психолого-педагогических требований. Учебные фильмы (кинопособия) снимают по сценариям и предназначают для учебного процесса.

Каждый учебный фильм должен соответствовать программе определенного курса и учебного заведения, для которого он снят, а также педагогическим требованиям и возрастным особенностям учащихся. Содержание учебного фильма доносят до учащихся с помощью выразительных средств кино, специальных видов съемок, мультипликации и т. п.

Разновидностями учебного фильма являются:

• — киноили видеофрагмент — 3 — 5-минутный фильм, раскрывающий содержание одного из вопросов темы;
• — киноколъцовка — небольшой (10−12-метровый) фильм, содержащий информацию о циклическом процессе, например рабочий процесс двигателя внутреннего сгорания, или допускающий многократное повторение одних и тех же кадров и текста, например, при изучении иностранных языков; для демонстрации фильм склеивают в кольцо и показывают многократно до тех пор, пока учащиеся не усвоят суть процесса;
• — киноили видеокурс — кинопособие, состоящее из нескольких частей и охватывающее содержание раздела или целого курса;
• — кино (видео) хрестоматия;
• — ситуационный фильм.

Учебные фильмы бывают звуковые и немые, черно-белые и цветные. Они создаются в основном по такому учебному материалу, по которому использование других средств обучения и воспитания не дает нужного эффекта.

Телефильмы снимают по сценариям специально для показа по телевидению с учетом специфических особенностей восприятия изображения с малого экрана. Так, в телефильмах шире используют крупные планы, лучше воспринимаемые на телеэкране, оптические наезды (трансфокатором) в сочетании с движением съемочного аппарата, менее контрастное освещение и мягкую печать фильмокопий и т. д. Телефильмы по своему содержанию и целевой направленности могут относиться к любому из перечисленных выше видов.

Любительские кинофильмы кинолюбители снимают в различных жанрах, используя облегченную и упрощенную 8- и 16-миллиметровую аппаратуру. Нередко в школах и внеучебных заведениях работают кружки, секции, клубы кинолюбителей, члены которых не только обучаются кинои видеосъемкам, но и снимают фильмы, которые можно использовать в учебных и воспитательных целях.

Большие перспективы открываются перед применением в недалеком будущем в учебных заведениях телепередач и различных видеозаписей не только на видеокассетах, но и на видеодисках.

Видеодиском называют диск, похожий на гибкую грам-пластинку и предназначенный для воспроизведения сделанной на нем записи изображения и звука с помощью видеопроигрывателя.

За рубежом производятся видеодиски следующих типов:

• 1) видеодиски со спиральными канавками (аналогичные долгоиграющим грампластинкам) с изменением рельефа (глубинной записью), но со значительно большей плотностью записи и меньшим размером канавок; считывающее устройство работает при контакте с диском;
• 2) видеодиски со спиральной дорожкой-канавкой; считывание записи производится с помощью емкостного щупа, реагирующего на изменение электрической емкости между ним и поверхностью диска;
• 3) видеодиски с оптической записью; считывание записи осуществляется с помощью пучка света, создаваемого лазером: луч отражается от непрозрачного диска и воспринимается фотоприемником;
• 4) видеодиски с оптической записью; считывание происходит с помощью пучка света, проходящего через прозрачный диск, на просвет.