Современные мультимедийные технологии

Впечатляющий пример использования  такой возможности - прекращение  испытаний ядерного оружия, которые сопровождались значительным экологическим ущербом. Благодаря очень точным математическим моделям и мощным компьютерам стало возможно просчитать все последствия, к которым приводит изменение в конструкции ядерной бомбы. Образно говоря, удалось "взорвать бомбу" внутри компьютера, ничего не разрушив.

Важным свойством компьютерных математических моделей является возможность  визуализации результатов расчетов. Этим целям служит использование  компьютерной графики.

Представление результатов в наглядном виде - важнейшее условие для их лучшего понимания. Например, результаты расчетов распределения температуры в некотором объекте представляются в виде его разноцветного изображения: участки с самой высокой температурой окрашиваются в красный цвет, а с самой холодной - в синий. Участки с промежуточными значениями температуры окрашиваются в цвета спектра, равномерно переходящие от красного к синему.

Для изображения изменяющихся со временем (динамических) результатов используют графическую анимацию.

Компьютерная графика позволяет  человеку в процессе проведения численного эксперимента "заглянуть" в недоступные  места исследуемого объекта. Можно  получить изображение любого сечения  объекта сложной формы с отображением рассчитываемых характеристик: температурных полей, давления и пр. В реальном физическом эксперименте такое можно сделать далеко не всегда. Например, невозможно выполнить измерения внутри работающей доменной печи или внутри звезды. А на модели это сделать можно.

Еще одно важное направление компьютерного математического моделирования связано с использованием компьютеров в управлении. Компьютеры используют для управления работой химических реакторов на заводах, атомных реакторов на электростанциях, ускорителей элементарных частиц в физических лабораториях, полета автоматических космических станций и т. д.

Управляя производственной или  лабораторной установкой, компьютер  должен просчитывать ее I характеристики для того, чтобы вовремя снять  показания с датчиков или оказать  управляющее воздействие: включить реле, открыть клапан и т. п.

Все расчеты производятся по заложенным в программу управления математическим моделям. Важно, чтобы результаты этих расчетов получались в режиме реального  времени управляемого процесса.

Особая разновидность моделирования на компьютере - Имитационное моделирование.

Имитационная модель воспроизводит  поведение сложной системы, элементы которой могут вести себя случайным  образом. Иначе говоря, поведение  которых заранее предсказать  нельзя.

Такое поведение в математике называется стохастическим. Из курса физики вам знакомо явление броуновского движения: хаотического перемещения легких частиц на поверхности жидкости из-за неравномерных ударов молекул с разных сторон. Нельзя точно рассчитать траекторию броуновской частицы, но ее можно сымитировать на экране компьютера. Отсюда и происходит название - имитационная модель.

К имитационным моделям относятся  модели систем массового обслуживания: например, системы торговли, автосервиса, скорой помощи, в которых появление  заявок на обслуживание и длительность обслуживания одной заявки - события случайные.

Задачи, решаемые с помощью имитационных моделей систем массового обслуживания, заключаются в поиске режимов  работы служб сервиса (магазинов, автозаправок и пр.), уменьшающих время ожидания клиентов.

Еще одним популярным объектом для  имитационного моделирования являются транспортные системы: сеть городских  дорог, перекрестки, светофоры, автомобили. Модель имитирует движение транспортных потоков по городским улицам. Эксперименты на такой модели позволяют найти режимы управления движением (работа светофоров), уменьшающие возможность возникновения пробок. Работа имитационной модели всегда визуализируется на экране компьютера.

3. Мультимедиа-технологии  в обучении

3.1 Мультимедиа в общем  среднем образовании

Мультимедиа является эффективной  образовательной технологией благодаря  присущим ей качествам интерактивности, гибкости и интеграции различных  типов учебной информации, а также  благодаря возможности учитывать  индивидуальные особенности учащихся и способствовать повышению их мотивации.

Мультимедиа может применяться  в контексте самых различных  стилей обучения и восприниматься самыми различными людьми: некоторые предпочитают учиться посредством чтения, другие - посредством восприятия на слух, третьи - посредством просмотра видео, и т.д.

Использование мультимедиа позволяет  обучаемым работать с учебными материалами  по-разному - школьник сам решает, как  изучать материалы, как применять  интерактивные возможности средств  информатизации, и как реализовать совместную работу со своими соучениками. Таким образом, учащиеся становятся активными участниками образовательного процесса.

Работая с мультимедиа-средствами, ученики могут влиять на свой собственный  процесс обучения, подстраивая его  под свои индивидуальные способности и предпочтения. Они изучают именно тот материал, который их интересует, повторяют изучение столько раз, сколько им нужно, что способствует более правильному восприятию.

Таким образом, использование качественных мультимедиа-средств позволяет сделать процесс обучения гибким по отношению к социальным и культурным различиям между школьниками, их индивидуальным стилям и темпам обучения, их интересам. Применение мультимедиа может позитивно сказаться сразу на нескольких аспектах учебного процесса в школе.

Мультимедиа способствует:

1. Стимулированию когнитивных аспектов  обучения, таких как восприятие  и осознание информации;

2. Повышению мотивации школьников  к учению;

3. Развитию навыков совместной  работы и коллективного познания  у обучаемых;

4. Развитию у учеников более глубокого подхода к обучению, и, следовательно, влечет формирование более глубокого понимания изучаемого материала.

Кроме этого к числу преимуществ  использования мультимедиа в  общем среднем образовании можно  отнести:

• одновременное использование нескольких каналов восприятия учащегося в процессе обучения, за счет чего достигается интеграция информации, доставляемой несколькими различными органами чувств;
• возможность моделировать сложные, дорогие или опасные реальные эксперименты, проведение которых в школе затруднительно или невозможно;
• визуализация абстрактной информации за счет динамического представления процессов;
• визуализация объектов и процессов микро- и макромиров;
• возможность развить когнитивные структуры и интерпретации учащихся, обрамляя изучаемый материал в широкий учебный, общественный, исторический контекст, и связывая учебный материал с интерпретацией школьников.

Средства мультимедиа могут  быть использованы для улучшения  процесса обучения, как в конкретных предметных областях, так и в дисциплинах, находящихся на стыке нескольких предметных областей школьного обучения.

На эффективность системы общего среднего образования в значительной степени влияет также среда, в  которой протекает учебный процесс. В это понятие входит структура учебного процесса, его условия и доступность (общество, библиотеки, центры мультимедийных ресурсов, компьютерные лаборатории и т.п.).

В таких условиях мультимедиа-средства информатизации образования могут  быть использованы как одна из многочисленных возможных сред обучения. Такая среда применима в многочисленных образовательных проектах, в которых школьники размышляют об изучаемой предметной области, участвуют в диалоге со своими сверстниками и учителями, обсуждая ход и результаты обучения в школе.

На сегодняшний день информационные и, в частности, мультимедиа технологии в большей или меньшей степени применяются в учебной и организационно-педагогической деятельности практически всех средних учебных заведений. Работа школьников в компьютерных и Интернет-классах как при изучении информатики, так и на занятиях по другим предметам, планирование учебных занятий с помощью компьютера или электронное компьютерное тестирование знаний школьников и абитуриентов стали повсеместными.

Учителя школ разрабатывают и активно используют электронные учебные средства, пособия, компьютерные задачники, практикумы, лабораторные работы, педагогические программные средства. В электронную форму переведены большинство используемых научных и методических разработок. Дальнейшее развитие получают новые формы образовательной деятельности, основанные на преимуществах новейших мультимедиа технологий, к числу которых, в первую очередь, относится дистанционное образование.

Использование компьютерных мультимедиа  технологий в учебном процессе поднимает его на качественно новый уровень, положительно влияет на мотивацию школьников к учебной деятельности, повышает уровень их состоятельности и активности в выборе методов решения стоящих перед ними задач.

Существенный всплеск внедрения  мультимедиа технологий в общее среднее образование произошел в связи с введением Единого государственного экзамена. Тестирование и другие методы измерения уровня знаний, умений и навыков школьников порождают комплекс информационных процессов, в автоматизации которых в вузах все чаще используются компьютерная техника и мультимедиа технологии.

Функционирование научно-исследовательской  сферы в системе образования  порождает целое направление  для внедрения мультимедиа-средств. Однако следует учитывать и то обстоятельство, что специфика информатизации научных исследований не позволяет применять к построению и использованию мультимедиа-ресурсов, задействованных в научных исследованиях, те же методы и подходы, которые применяются в информатизации других сфер образовательной деятельности.

Наряду с основной для любой  школы учебной деятельностью  возможна информатизация и различных  внеучебных мероприятий, которые всегда сопровождают обучение школьников и  играют огромную роль в воспитании молодежи, выработке у детей стремления работать в коллективе, расширении "информационного багажа" будущих выпускников школ.

3.2 Преимущества и недостатки  использования мультимедиа в обучении

Мультимедиа технологии с каждым днем все больше проникают в различные  сферы образовательной деятельности. Этому способствуют как внешние факторы, связанные с повсеместной информатизацией общества и необходимостью соответствующей подготовки школьников, так и внутренние факторы, связанные с распространением в общеобразовательных учебных заведениях современной компьютерной техники и программного обеспечения, принятием государственных и межгосударственных программ информатизации образования, появлением необходимого опыта информатизации у все большего количества учителей школ. В большинстве случаев использование мультимедиа-средств оказывает положительное влияние на интенсификацию труда педагогов, а также на эффективность обучения школьников.

Мультимедиа технологии с каждым днем все больше проникают в различные  сферы образовательной деятельности. Этому способствуют как внешние факторы, связанные с повсеместной информатизацией общества и необходимостью соответствующей подготовки школьников, так и внутренние факторы, связанные с распространением в общеобразовательных учебных заведениях современной компьютерной техники и программного обеспечения, принятием государственных и межгосударственных программ информатизации образования, появлением необходимого опыта информатизации у все большего количества учителей школ. В большинстве случаев использование мультимедиа-средств оказывает положительное влияние на интенсификацию труда педагогов, а также на эффективность обучения школьников.

В то же время любой опытный школьный учитель подтвердит, что на фоне достаточно частого положительного эффекта от внедрения информационных технологий, во многих случаях использование мультимедиа-средств никак не сказывается на повышении эффективности обучения, а в некоторых случаях такое использование имеет негативный эффект. Очевидно, что решение проблем уместной и оправданной информатизации обучения должно осуществляться комплексно и повсеместно.

Педагоги должны учитывать два  возможных направления внедрения  средств мультимедиа в учебный  процесс. Первое из них связано с  тем, что такие средства включаются в учебный процесс в качестве "поддерживающих" средств в рамках традиционных методов исторически сложившейся системы школьного образования. В этом случае мультимедиа-ресурсы выступают как средство интенсификации учебного процесса, индивидуализации обучения и частичной автоматизации рутинной работы учителей, связанной с учетом, измерением и оценкой знаний школьников.

Внедрение мультимедиа-ресурсов в  рамках второго направления приводит к изменению содержания образования, пересмотру методов и форм организации  учебного процесса в школе, построению целостных курсов, основанных на использовании содержательного наполнения ресурсов в отдельных учебных дисциплинах. Знания, умения и навыки в этом случае рассматриваются не как цель, а как средство развития личности школьника. Использование мультимедиа технологий будет оправданным и приведет к повышению эффективности обучения в том случае, если такое использование будет отвечать конкретным потребностям системы общего среднего образования, если обучение в полном объеме без использования соответствующих средств информатизации невозможно или затруднительно. Очевидно, что любой учитель должен познакомиться с несколькими группами таких потребностей, определяемых, как в отношении собственно учебного процесса, так и в отношении других сфер деятельности педагогов.