Технологии дистанционного обучения

Технологии дистанционного обучения

В этом разделе Вы можете познакомится с технологиями, применяемыми при создании систем дистанционного обучения. Мы попробуем кратко осветить большинство технологических аспектов дистанционного обучения начиная с основных используемых терминов и заканчивая стандартами обмена учебным контентом и возможными функциями систем управления дистанционным обучением и учебных порталов. 
 
В дальнейшем мы будем употреблять сокращение ДО (дистанционное обучение)

Основы технологий ДО

Дистанционное обучение не является новой или революционной  технологией обучения. Дистанционное  обучение существует десятки лет. До эпохи информационных технологий и  сети Интернет его основным приложением  было заочное образование в высших учебных заведениях. При этом основным способом доставки знаний учащимся была обычная почта. 
 
Разумеется подобный способ доставки знаний обладал целым рядом недостатков: 
обмен информации является черезвычайно медленным, общая продолжительность обучения была велика 
практически невозможно было обучаться, если учащийся и обучающая организация находилилсь в разных странах 
оценка результатов обучения могла происходить очень редко, что затрудняло корректировку программы обучения под конкретного учащегося

Два фактора изменили дистанционное  обучение и сделали его действительно  эффективным в современном мире: 
Повсеместное распространение персональных компьютеров 
Развитие сети Интернет 
 
Применение компьютерных технологий в дистанционном обучении сделало возможным: 
Использование Rich-media (видео, аудио, анимация, взаимодействие с пользователем) в учебном процессе 
Дополнительные возможности тестирования и обработки результатов 
Контроль за процессом обучения

 

На начальных этапах развития индустрии компьютероного обучения создаваемые учебные программы обладали рядом недостатков: 
Ограниченный способ доставки знаний - как правило только на CD или дискете 
Отсутствие единых форматов, привязка к конкретным платформам (например, в 80 и начале 90-х годов присоздании учебных материалов была очень популярна программа HyperCard, работавшая только на компьютерах Macintosh) 
Отсутствие стандартов обмена учебным контентом между его производителями и потребителями, а также стандартов доставки электронных материалов конечным потребителям (учащимся) 
Развитие сети Интернет позволило преодолеть описанные ранее проблемы и вывести дистанционное обучение на новый уровень. Интернет позволил: 
Снизить стоимости доставки знаний 
Унифицировать корпоративные сетевые стандарты 
Создать технологические решения, работающие на различных компьютерных платформах, а также открытые стандарты подготовки учебных материалов 
Расширить рынок - теперь любой человек имеющий выход в Интернет может проходить обучение со своего компьютера не зависимо от того где находится поставщик электронного обучения

 

Существует целый ряд  терминов описывающих различные  технологические компоненты систем дистанционного обучения. В Западной литературе активно используются следующие  термины (мы достаточно подробно остановимся  на Западной терминологии, т.к. во многих случаях адекватные русские термины  просто отсутствуют): 
CBT (Computer-based Training) - компьютерное обучение 
CBT - использование компьютеров в интерактивном обучении и тестировании. Программы компьютерного обучения называются courseware и создаются с помощью специальных программных продуктов. Примером CBT являются: программа обучения английскому языку, встроенное обучение по системе Windows, компьютерная система подготовки к экзамену ГАИ. 
 
E-learning (Electronic Learning) - электронное обучение (или Интернет обучение) 
E-learning - предоставление доступа к компьютерным учебным программам (coursware) через сеть Интернет или корпоративные Интранет сети. Синонимом E-learning является термин WBT (Web-based Training) - обучение через вэб. 
 
Для описание программных продуктов с помощью которых создаются системы дистанционного обучения используются следующие термины: 
LMS (Learning Management System) - система управления обучением 
СДО (Система Дистанционного Обучения) - российский аналог термина LMS (может употребляться в более широко смысле - как аппаратно-программный и связанный с ним организационный комплекс по предоставлению услуг по дистанционному обучению) 
Learning Portal (E-learning Portal) - учебный портал (корпоративный или публичный вэб-сайт). Корпоративный сайт, предоставляющий доступ к возможностям корпоративного обучения в том числе и через LMS. Возможно открытый для широкой публики сайт, предоставляющий доступ к учебным программам. 
 
В течение многих лет традиционное компьютерное (CBT) обучение, как правило представленное мультимедийными CD-ROM дисками, являлось доминирующей формой обучения в электронной форме. В последние годы ситуация стала меняться в пользу технологий E-learning. На схеме приведено нынешнее, а также прогнозируемое соотношение доли CBT и E-learning на рынке США (по данным консалтинговой компании IDC):

 
 
Дистанционное обучение позволяет  использовать разнообразные формы  подачи учебных матриалов: 
Печатные материалы 
Видео - компьютерные фильмы, видеокассеты, видеоконференции 
Аудио - записанные аудиоматериалы, аудиоконференции 
Компьютерные данные

 
Наиболее богатыми по своим возможностям являются компьютерные данные. Существует несколько способов использования  компьютерных данных в обучении. В  соответствии с принятой на Западе терминологией существуют 3 основных способа их использования: 
Computer-assisted instruction (CAI) - обучение, осуществляемое компьютерными программами. 
CAI - использование компьютера в качестве инструмента для индивидуальной работы с учебными материалами 
Примеры: 
Программы изучения английского языка 
Изучение правил дорожного движения 
 
Computer-managed instruction (CMI) - обучение, управляемое компьютерными программами 
CMI - Использование компьютера для организации доставки учебного контента и учета результатов обучения. При использовании CMI само обучение не обязательно осуществляется в компьютерной форме. Примером может служить как полноценная система дистанционного обучения, так и информационная система университета, с помощью которой студенты со своих компьютеров узнают расписание и получают материалы к лекциям, но при этом само обучение проходит в аудиторной форме 
 
Computer-mediated education (CME) - - обучение, поддерживаемое компьютерными программами 
CME - использование компьютера в качестве инструмента для облегчения доставки учебного контента 
Примеры: 
Электронная почта 
WWW 
Видеоконференции

 
Для создания эффективной системы  электронного обучения необходимо использовать все возможности компьютерных технологий: 
Обучение в компьютерной форме (CAI) 
Управление обучением (CMI) 
Доставка учебных материалов и обмен информацией между участниками учебного процесса (CME)

Архитектура ДО

Техническая реализация системы  дистанционного обучения представляет собой достаточно сложный программно-аппаратный комплекс. С программным обеспечение  работает несколько категорий пользователей  в том числе: 
преподаватели 
студенты 
авторы учебных курсов 
администраторы 
менеджеры (управляют/контролирую процесс обучения) 
 
Для каждой из категорий пользователей системы должен быть реализован свой пользователский интерфейс. 
 
 
Основными компонентами программного продукта для дистанционного обучения являются: 
средство(а) разработки учебного контента (Authoring tools) 
система управления обучением (CMI или LMS - Learning Management System) 
система обмена информацией между участниками учебного процесса 
система доставки учебного контента (как правило вэб-сайт) 
 
На схеме 1 описаны механизмы взаимодействия компонентов системы, а также роли пользователей.

 
схема 1

 
Компоненты системы могут взаимодействовать  с внешними информационными системами  корпорации или университета. В качестве объектов взаимодействия могут выступать ERP система, система учета студентов, система кадрового учета. 
 
Наиболее распространенные технологические платформы для систем дистанционного обучения: 
Microsoft SQL Server, IIS (ASP, MTS) 
JSP (Java), SQL 
Lotus Domino 
Perl (PHP), MySQL 
 
На схеме 2 показана примерная схема взаимодействия компонентов системы на уровне программного обеспечения. Для каждой конкретной системы схема может несколько отличаться.

 
схема 2

 

Стандарты обмена учебными материалами

В результате развития рынка  электронного образования на Западе, в том числе появления компаний-поставщиков  учебного контента, а также широкого внедрения систем дистанционного обучения возникла потребность в стандартизации обмена учебными материалами. Отсутствие стандартов приводило к высокой  стоимости их переноса в каждую конкретную систему дистанционного обучения, что  сужало рынок и затрудняло его  развитие.

 
схема 1

 
Использование стандарта обмена предполагает, что взаимодействие между системой управления обучением (CMI) и учебным модулем осуществляется на основе механизма описанного на схеме 1. В этом случае учебный модуль (courseware) с точки зрения системы управления обучением представляет собой "черный ящик" на вход которому подаются данные студента, а на выходе поступают результаты обучения. 
 
Первая попытка стандартизации была предпринята в авиационной индустрии. В этой отрасли традиционно использовалось компьютерное обучение (главным образом с использованием имитаций). Кроме того пр небольшом количестве поставщиков (производителей самолетов) присутствовало большое количество потребителей учебных программ (авиакопаний). 
 
В результате скоординированных действий потребителей и поставщиков была сформирована комиссия - AICC - Aviation Industry CBT Comission, разработавшая одноименный стандарт. AICC - первый и наиболее распространенный стандарт обмена учебными материалами

 
 
Стандарт AICC был построен на основе обмена текстовых файлах и не в  полной мере отражал новые возможности  технологий Интернет. Для создания нового стандарта был организован  консорциум, в число участниов которого вошли Apple, IBM, Oracle, Sun Microsystems, Microsoft, University of California - Berkley и.т.п. Консорциум был назван IMS Global Learning Consorium.

 
Основной задачей консорциума  стала разработка современного стандарта  обмена учебными материалами на основе XML. На основе стандарта IMS был разработан стандарт SCORM - стандарт для электронного обучения через вэб. 
 
В мире разрабатываются и другие стандарты, например, проект Ariadne - стандартизация обмена учебным контентом для Европейского Союза.

Система управления дистанционным обучением

Learning Management System (LMS) - в русской терминологии Система Дистанционного Обучения (СДО) - программное обеспечение, управляющее процессом электронного обучения. СДО ведет учет учащихся, учебных материалов, результатов обучения. Далее будут перечислены возможные функции системы управления дистанционным обучением. 
 
Основные функции 
 
Учет учащихся, персонализация и разграничение прав доступа к учебным материалам 
Управление процессом обучения, учет результатов обучения и тестирования 
Управление и интеграция с механизмами электронного общения 
Подготовка оперативной и аналитической отчетности 
Интеграция с внешними информационными системами 
 
Функции управления процессом обучения 
 
Создание заметок и закладок 
Мультимедиа контент 
Возможности для самооценки (тестирование) 
Поддержка словаря терминов/глоссария 
Хранение информации о прогрессе обучения - запоминание, оценка, демонстрация учащемуся 
Поиск по учебным материалам 
Мотивация к обучению - подсказки, советы, оценки 
Обучение навыкам эффективной учебы (обучение электронному обучению) 
 
Общение 
 
Связь с электронной почтой 
Новостные группы 
Электронные форумы/доски объявлений 
Чат (клавиатура и/или голос) 
Видеоконференции 
Совместное использование приложений 
Виртуальный учебный класс 
Широковещательные аудио/видео конференции 
 
Групповое обучение 
 
Обмен файлами/информацией в группе 
Командные задания 
Информация о студентах 
Группы почтовых пользователей 
 
Работа преподавателя 
 
Выставление и корректировка оценок 
Электронное общение со студентами, обмен информацией, файлами 
Аналитика по процессу обучения 
Отправка информации группам студентов 
Управление знаниями 
 
Администрирование системы 
 
Подготовка отчетов 
Оперативный мониторинг обучения 
Выставление и корректировка оценок 
Учет студентов 
Учет компетенций 
Построение индивидуальных программ обучения 
Управление знаниями 
Регистрация/саморегистрация для обучения 
Учет стоимости обучения 
Настройка внешнего вида программного обеспечение 
Локализация 
Документация пользователя (в том числе и online) 
Техническая поддержка учащихся/helpdesk 
 
Создание курсов 
 
Редактирование учебных материалов 
Редактирование тестов 
Совместная работа над учебными материалами 
Поддержка международных стандартов 
Создание динамического, интерактивного контента 
 
Администрирование системы (технические аспекты) 
 
Разграничение прав доступа/безопасность 
Масштабируемость 
Резервное копирование 
Возможности распределенной работы 
Учет изменений в системе (ведение логов) 
Мониторинг ресурсов/загрузки системы 
 
Ограничения системы 
 
Ограничения на количество учебных курсов 
Ограничения на количество студентов 
Ограничения на размер курсов и тестов 
Ограничения на общее и одновременное количество пользователей системы 
Другие ограничения (в том числе и ограничения системного программного обеспечения) 
 
Дополнительные факторы 
 
Системная платформа 
Наличие и стоимость годовой технической поддержки 
Трудозатраты по поддержке/администрированию 
Стоимость «выхода» - перехода на другую систему 
Необходимость дополнительных программных продуктов, их сложность и стоимость

Коммуникации  в дистанционном обучении

В процессе электронного обучения обратная связь преподавателя и  студента затруднена. В результате возникает вопрос о возможности  эффективного электронного обучения в  случае когда взаимодействие со студентом не является таким эффективным, как при проведении обучения в аудиторной форме. Как следствие одним из наиболее существенных компонентов системы дистанционного обучения становится модуль общения (коммуникаций) между студентами, преподавателями и администраторами системы. 
 
В электронном обучении можно использовать 2 вида коммуникаций: 
асинхронные - обмен сообщениями происходит в произвольное время (электронная почта, форумы, доски объявлений) - см. схема 1 
синхронные - обмен сообщениями происходит в режиме реального времени (видео, аудио конференции, чат) - см. схема 2

 
схема 1

 
Наиболее технически сложными являются синхронные комуникации (т.к. они осуществляются в реальном времени). Существует несколько видов синхронных коммуникаций: 
видеоконференции (односторонние и двусторонние) 
аудиоконференции 
чат (текстовые конференции) 
мгновенный обмен сообщениями 
совместное использование приложений 
виртуальный класс

 
схема 2

 
Отдельного пояснения требуют  два последних вида коммуникаций. 
 
Совместное использование приложений - этот вид коммуникаций как правило предназначен для демонстрации или обучения работе с программными продуктами (см. схема 3). Программный продукт запускается только на одном компьютере в сети, а на всех остальных компьютерах доступен экран этого компьютера, а также существует возможность удаленноо управления программой мышью и клавиатурой.

 
схема 3

 
Виртуальный класс - это электронная  имитация общения при аудиторном обучении. Виртуальный класс это комплекс программных продуктов, реализующих сразу несколько элементов синхронного общения, которые позволяют приблизить общение через локальные или глобальные сети к общению "лицом к лицу" с помощью следующих функций: 
классная доска (whiteboard) - возможность писать и рисовать на экране, доступном одновременно всем участникам общения 
общий (широковещательный) чат 
функция «поднятия руки» 
индивидуальный обмен сообщениями между учениками и преподавателем 
показ слайдов, учебных материалов 
 
Для успешного применения технологий синхронного общения как правило требуется локальная или мощная корпоративная межофисная сеть или высокоскоростное соединение с Интернет.