Domov › Služby › Moderní informační technologie ve vědě a vzdělávání. Role nejnovějších informačních technologií v moderní vědě. Vlastnosti elektronizace vědeckých poznatků

Moderní informační technologie ve vědě a vzdělávání. Role nejnovějších informačních technologií v moderní vědě. Vlastnosti elektronizace vědeckých poznatků

Všeobecné
Všeobecné
Kurz "Výpočetní technologie ve vědě a vzdělávání" je určen pro studenty magisterského studia oboru 020100.68 Chemie. Po absolvování předmětu by se měly rozvíjet dovednosti v používání moderních metod vyhledávání a zpracování vědeckých informací s využitím specializovaného softwaru a internetových zdrojů a také v používání počítačových technologií v pedagogickém procesu.
Informace a společnost
Informace a společnost
Počítačové sítě. Klasifikace a topologie
Klasifikace a topologie počítačových sítí

Koncept počítačové sítě. Klasifikace sítí podle pokrytých oblastí

Počítačová síť(počítačová síť, datová síť) - komunikační systém mezi počítači a/nebo počítačovým vybavením (servery, routery a další zařízení). K přenosu informací lze využít různé fyzikální jevy, obvykle různé druhy elektrických signálů nebo elektromagnetického záření.

Na základě velikosti pokryté oblasti se sítě dělí na následující:
- Osobní síť (PAN)
- Místní síť (LAN, Local Area Network)
- Metropolitan Area Network (MAN)
- Wide Area Network (WAN)
A) Osobní síť(anglicky Personal Area Network, PAN) je síť postavená „kolem“ člověka. Tyto sítě jsou navrženy tak, aby spojovaly všechna osobní elektronická zařízení uživatele (telefony, kapesní osobní počítače, chytré telefony, notebooky, náhlavní soupravy atd.). Standardy pro takové sítě v současnosti zahrnují Bluetooth (Zigbee, Piconet).

b) Místní výpočetní síť(LAN, lokální síť, slangově local area network; anglicky Local Area Network, LAN) - počítačová síť, která obvykle pokrývá relativně malou oblast nebo malou skupinu budov (dům, kancelář, firma, ústav). Existují také lokální sítě, jejichž uzly jsou geograficky odděleny na vzdálenosti více než 12 500 km (vesmírné stanice a orbitální centra). I přes takové vzdálenosti jsou takové sítě stále klasifikovány jako místní.

C) Městská počítačová síť(Metropolitan area network, MAN) (z anglického „network of a large city“) – sdružuje počítače ve městě, je to síť menší velikosti než WAN, ale větší než LAN.

d) Wide Area Network, WAN (Wide Area Network, WAN) je počítačová síť pokrývající velké oblasti a zahrnující desítky a stovky tisíc počítačů.

Topologie sítě

Všechny počítače v lokální síti jsou propojeny komunikačními linkami. Geometrické umístění komunikačních linek vzhledem k síťovým uzlům a fyzické připojení uzlů k síti se nazývá fyzická topologie. Podle topologie se rozlišují sítě: sběrnicové, kruhové, hvězdicové, hierarchické a libovolné struktury.

Existují fyzické a logické topologie. Logické a fyzické topologie sítě jsou na sobě nezávislé. Fyzická topologie je geometrie sítě a logická topologie určuje směry datových toků mezi uzly sítě a způsoby přenosu dat.

V současné době se v lokálních sítích používají následující fyzické topologie:
- fyzický "autobus" (autobus);
- fyzická „hvězda“ (hvězda);
- fyzický „prsten“ (prsten);
- fyzická "hvězda" a logický "prsten" (Token Ring).
Sběrnicová topologie

Sítě se sběrnicovou topologií využívají pro přenos dat lineární monokanál (koaxiální kabel), na jehož koncích jsou instalovány zakončovací odpory (terminátory). Každý počítač je připojen koaxiálním kabelem pomocí T-konektoru (T - konektor). Data z vysílacího síťového uzlu jsou přenášena po sběrnici v obou směrech, odrážená od koncových zakončení. Terminátory zabraňují odrazu signálů, tzn. se používají ke zrušení signálů, které dosáhnou konců datového spoje. Informace tedy dorazí do všech uzlů, ale přijímá je pouze uzel, kterému jsou určeny. V logické topologii sběrnice je médium pro přenos dat sdíleno a současně všemi PC v síti a signály z PC jsou distribuovány současně všemi směry po přenosovém médiu. Od přenosu signálů v topologii je fyzická sběrnice vysílána, tzn. signály se šíří současně všemi směry, pak je logickou topologií této lokální sítě logická sběrnice.

Obrázek 1 – Síťová topologie sběrnicového typu

Tato topologie se používá v lokálních sítích s architekturou Ethernet (třídy 10Base-5 a 10Base-2 pro tlustý a tenký koaxiální kabel, v tomto pořadí).

Výhody sítí sběrnicové topologie:
- porucha jednoho z uzlů neovlivňuje provoz sítě jako celku;
- síť se snadno nastavuje a konfiguruje;
- Síť je odolná proti výpadkům jednotlivých uzlů.
Nevýhody sítí sběrnicové topologie:
- přerušení kabelu může ovlivnit provoz celé sítě;
- omezená délka kabelu a počet pracovních stanic;
- obtížné zjistit závady připojení
Hvězdicová topologie

V síti postavené pomocí hvězdicové topologie je každá pracovní stanice připojena kabelem (kroucená dvoulinka) k rozbočovači nebo rozbočovači. Rozbočovač poskytuje paralelní spojení mezi počítači, takže všechny počítače připojené k síti mohou mezi sebou komunikovat.

Obrázek 2 – Topologie hvězdicové sítě

Data ze síťové vysílací stanice jsou přenášena přes hub po všech komunikačních linkách do všech PC. Informace přicházejí na všechny pracovní stanice, ale přijímají je pouze ty stanice, pro které jsou určeny. Jelikož je přenos signálu ve fyzické hvězdicové topologii vysílán, tzn. Protože se signály z PC šíří současně všemi směry, je logickou topologií této lokální sítě logická sběrnice.

Tato topologie se používá v lokálních sítích s architekturou 10Base-T Ethernet.

Výhody sítí hvězdicové topologie:
- snadné připojení nového PC;
- existuje možnost centralizovaného řízení;
- Síť je odolná proti výpadkům jednotlivých PC a výpadkům připojení jednotlivých PC.
Nevýhody sítí hvězdicové topologie:
- porucha hubu ovlivňuje provoz celé sítě;
- vysoká spotřeba kabelu;
Prstencová topologie

V síti s kruhovou topologií jsou všechny uzly propojeny komunikačními kanály do souvislého kruhu (ne nutně kruhu), kterým jsou přenášena data. Výstup jednoho PC je propojen se vstupem druhého PC. Po zahájení pohybu z jednoho bodu data nakonec skončí na svém začátku. Data v kruhu se pohybují vždy stejným směrem.

Obrázek 3 – Topologie kruhové sítě

Přijímající pracovní stanice rozpozná a přijme pouze zprávu, která je jí adresována. Síť s fyzickou kruhovou topologií používá tokenový přístup, který stanici uděluje právo používat kruh v určitém pořadí. Logickou topologií této sítě je logický kruh.

Tato síť se velmi snadno vytváří a konfiguruje. Hlavní nevýhodou sítí kruhové topologie je, že poškození komunikační linky na jednom místě nebo porucha PC vede k nefunkčnosti celé sítě.

Zpravidla se „kruhová“ topologie nepoužívá ve své čisté podobě kvůli její nespolehlivosti, proto se v praxi používají různé modifikace kruhové topologie.

Topologie Token Ring

Tato topologie je založena na topologii hvězdného fyzického prstence. V této topologii jsou všechny pracovní stanice připojeny k centrálnímu rozbočovači (Token Ring) jako fyzická hvězda topologie. Centrální rozbočovač je inteligentní zařízení, které pomocí propojek zajišťuje sériové spojení mezi výstupem jedné stanice a vstupem jiné stanice.

Jinými slovy, pomocí rozbočovače je každá stanice spojena pouze se dvěma dalšími stanicemi (předchozí a následující stanice). Pracovní stanice jsou tedy propojeny kabelovou smyčkou, kterou jsou přenášeny datové pakety z jedné stanice na druhou a každá stanice tyto odeslané pakety přenáší. Každá pracovní stanice má k tomuto účelu transceiverové zařízení, které umožňuje řídit průchod dat v síti. Fyzicky je taková síť postavena podle topologie typu „hvězda“.

Hub vytváří primární (hlavní) a záložní kruh. Pokud dojde k přerušení hlavního prstence, lze jej obejít pomocí záložního prstence, protože je použit čtyřžilový kabel. Selhání stanice nebo přerušení komunikační linky pracovní stanice nebude mít za následek selhání sítě jako u kruhové topologie, protože rozbočovač odpojí vadnou stanici a uzavře kruh přenosu dat.

Obrázek 4 – Topologie sítě Token Ring

V architektuře Token Ring je token předán z uzlu do uzlu podél logického kruhu vytvořeného centrálním centrem. Takový přenos tokenu se provádí v pevném směru (směr pohybu tokenu a datových paketů je na obrázku znázorněn modrými šipkami). Stanice držící token může posílat data jiné stanici.

K přenosu dat musí pracovní stanice nejprve počkat, až dorazí bezplatný token. Token obsahuje adresu stanice, která token odeslala, a také adresu stanice, které je určen. Poté odesílatel předá token další stanici v síti, aby mohla odeslat svá data.

Jeden ze síťových uzlů (k tomu se obvykle používá souborový server) vytvoří token, který se odešle do sítě ring. Tento uzel funguje jako aktivní monitor, který zajišťuje, že se značka neztratí nebo nezničí.

Výhody sítí s topologií Token Ring:
- topologie poskytuje rovný přístup ke všem pracovním stanicím;
- vysoká spolehlivost, protože síť je odolná proti výpadkům jednotlivých stanic a přerušením spojení jednotlivých stanic.
Nevýhody sítí s topologií Token Ring: vysoká spotřeba kabelů a tím i drahé vedení komunikačních linek.

Fyzické přenosové médium

Historicky první sítě technologie Ethernet byly vytvořeny na koaxiálním kabelu o průměru 0,5 palce. Následně byly definovány další specifikace fyzické vrstvy pro standard Ethernet, umožňující použití různých médií pro přenos dat jako společné sběrnice. Přístupová metoda CSMA/CD a všechny parametry časování Ethernetu zůstávají stejné pro jakoukoli specifikaci fyzického média.

Fyzické specifikace technologie Ethernet dnes zahrnují následující média pro přenos dat:

10Základ-5- koaxiální kabel o průměru 0,5 palce, nazývaný "tlustý" koax. Má charakteristickou impedanci 50 ohmů. Maximální délka segmentu je 500 metrů (bez opakovačů).

10Základ-2- koaxiální kabel o průměru 0,25 palce, nazývaný "tenký" koax. Má charakteristickou impedanci 50 ohmů. Maximální délka segmentu je 185 metrů (bez opakovačů).

10Base-T- kabel na bázi nestíněné kroucené dvoulinky (UTP). Tvoří hvězdicovou topologii s rozbočovačem. Vzdálenost mezi uzlem a koncovým uzlem není větší než 100 m.

10Base-F- optický kabel. Topologie je podobná jako u standardu kroucené dvoulinky. Existuje několik variant této specifikace - FOIRL, 10Base-FL, 10Base-FB.

Číslo 10 označuje přenosovou rychlost těchto standardů - 10 Mb/s a slovo Base - způsob přenosu na jedné základní frekvenci 10 MHz (na rozdíl od standardů, které používají několik nosných frekvencí, které se nazývají širokopásmové).

Síťové protokoly a jejich struktura

Začněme tím, že protokol je prostě zavedený „jazyk“ pro komunikaci programů. Co je obecně předávání dat? Po kabelu se posílá sekvence "bitů" - nul nebo jedniček. Proč se ale tento proud dostane do cílového počítače a co s tímto proudem udělá? Samozřejmě musí existovat nějaká pravidla pro generování dat a tato pravidla jsou popsána standardními protokoly.

O protokolech se také obvykle říká, že existují vrstvy vnoření síťových protokolů. Co to znamená? Za prvé je to takzvaná fyzická úroveň. Toto je pouze výčet definic toho, jaký by měl být síťový kabel, tloušťka žil a tak dále. Řekněme, že nyní kabel funguje. Pak přes něj lze odesílat datové pakety. Ale který počítač paket přijme? Zde se používá tzv. linková vrstva - hlavička paketu udává fyzickou adresu počítače - určité číslo pevně zapojené do síťové karty (ne IP adresa, ale MAC adresa).

Obrázek 1 – Struktura balíčku

Data Link Layer = Ethernetová vrstva. Jak vidíte, paket obsahuje nějaký parametr Ethertype, který specifikuje typ paketu. Na tomto typu závisí samotná data a jejich obsah je již na síťové vrstvě. Dva nejběžnější protokoly jsou: ARP, který je zodpovědný za převod IP adres na MAC adresy; a nejvýznamnějším protokolem je IP. Zde je struktura IP paketu (podrobnosti pole „Data“ na předchozím obrázku)

Obrázek 2 – Podrobnosti o balíčku „Data“.

Všechna data přenášená přes IP jsou již odesílána na konkrétní IP adresu (to nebrání odesílání broadcast požadavků všem počítačům v lokální síti – stačí zadat speciální IP adresu, např. 192.168.255.255). IP protokol má také variace - v paketu je přenášeno číslo označující typ protokolu v předepsaném formátu. Například jeden typ protokolu podřízený IP je ICMP, který používá příkaz ping ke kontrole, zda počítač odpovídá.

Nejběžnější jsou ale tyto dva typy: TCP - Transmission Control Protocol a UDP - univerzální datagramový protokol (mimochodem, už jsme se dostali na transportní úroveň). Rozdíl mezi těmito protokoly je tento: protokol TCP je prý „spolehlivý“, to znamená, že během procesu výměny dat se neustále kontroluje: dosáhl paket cíle? Ale protokol UDP neposkytuje žádnou kontrolu - poslali datagram a zapomněli na to. Kdy je to potřeba? Velmi jednoduché například při poslechu internetových rádií. Pokud došlo k poruše a paket k vám nedorazil včas, již není potřeba – rušení jen proklouzlo – a posloucháte dál. Zde je struktura TCP paketu (podrobnosti pole „data“ z předchozího obrázku).

Obrázek 3 – Podrobnosti pole „Data“.

Jak vidíme, paket označuje číslo portu, na který byl paket odeslán. Číslo portu obvykle určuje typ protokolu na úrovni aplikace – do které aplikace jsou tato data odesílána. Nic však nezakazuje používání nestandardních portů pro vaše služby – pro uživatele to bude prostě méně pohodlné. Nejznámější protokoly jsou http (prohlížení stránek na internetu), pop3 (příjem pošty). Abych se neopakoval, odkážu vás na seznam standardních portů. Samotná data přijatá aplikací jsou vložena do TCP paketu (pole „data“).

Tím jsme získali jakousi hierarchii vnořování balíčků. Ethernetový paket obsahuje paket IP, paket TPC nebo UDP a uvnitř jsou data určená pro konkrétní aplikaci.
Informační technologie ve vědecké činnosti
Plodný rozvoj pedagogické vědy může nastat pouze za podmínky tvůrčího přehodnocení jí nashromážděných teoretických a praktických zkušeností, tzn. v procesu výzkumných aktivit. Je známo, že výzkum je založen především na konkrétních faktech, které lze získat pouze experimenty. Současným trendem v oblasti výzkumu je zvyšování kvality a kvantity analýzy informací získaných během výzkumu.

Rychle se rozvíjející proces informatizace všech sfér společnosti umožňuje pozvednout organizaci a kvalitu výzkumné práce na novou úroveň.

Můžeme podmínečně zvýraznit pět fází konstrukce výzkumné logiky.

První fází je shromažďování znalostí a faktů:

- výběr problému a tématu výzkumu,

Odůvodnění jeho významu a úrovně rozvoje;

Seznámení s teorií a historií problematiky a studium vědeckých úspěchů v tomto a příbuzných oborech;

Studium praktických zkušeností vzdělávacích institucí a nejlepších učitelů;

Vymezení předmětu, předmětu, účelu a cílů studia.

Aby zhodnotil stav uvažovaného problému, mladý vědec obvykle zašel do knihovny a tam prohledal literaturu o daném problému. Najít články (a tím spíše sborníky z konferencí) na požadované téma ve fondech velkých knihoven není často snadný úkol, je to pracné a ne vždy přináší požadovaný výsledek.

Studium dostupné literatury umožňuje zjistit, které aspekty problému jsou již dostatečně prozkoumány, které vědecké diskuse probíhají, co je zastaralé a která problematika dosud prostudována. V této fázi vidíme několik možností využití informačních technologií:

1. pro vyhledávání literatury:

a) v elektronickém katalogu skutečné univerzitní knihovny, jakož i objednávání literatury prostřednictvím vnitřní sítě knihoven;

b) na internetu pomocí prohlížečů, jako je Internet Explorer, Mozilla Firefox atd., různých vyhledávačů (Yandex.ru, Rambler.ru, Mail.ru, Aport.ru, Google.ru, Metabot.ru, Search.com, Yahoo .com, Lycos.com atd.).

Dnes jsou k dispozici elektronické verze mnoha ruských novin a časopisů věnovaných problematice výchovy a vzdělávání, databáze abstraktů, dizertačních, ročníkových a diplomových prací, encyklopedie, elektronické výkladové slovníky, virtuální učebnice některých předmětů vysokoškolského vzdělávání pro prezenční i distanční učení jsou dostupné prostřednictvím internetu z ruskojazyčných zdrojů vzdělávání, informace o některých významných akcích a aktivitách v oblasti pedagogické vědy a vzdělávání. Zajímavé jsou také elektronické knihovny, jako je Ruská státní knihovna www.rsl.ru, Elektronická knihovna Filosofického ústavu Ruské akademie věd www.philosophy.ru/library, Vědecká elektronická knihovna www.elibrary.ru. jako systémy vyhledávání knih v elektronických knihovnách www.gpntb .ru, www.sigla.ru. Internet také poskytuje příležitost pro komunikaci a výměnu názorů mezi výzkumníky na fórech, jako je Youth Scientific Forum www.mno.ru/forum.

2. pro práci s literaturou během:

Sestavení bibliografie - sestavení seznamu zdrojů vybraných pro práci v souvislosti se studovaným problémem;

Abstrakce - zhuštěná prezentace hlavního obsahu práce;

Pořizování poznámek - vedení podrobnější evidence, jejímž základem je vyzdvihování hlavních myšlenek a ustanovení práce;

Anotace - stručný záznam obecného obsahu knih nebo článků;

Citace jsou doslovné záznamy výrazů, faktických nebo číselných údajů obsažených v literárním pramenu.

Pomocí textového editoru MS Word můžete automatizovat všechny výše uvedené operace.

3. pro automatický překlad textu pomocí překladatelských programů (PROMT XT) pomocí elektronických slovníků (Abby Lingvo 7.0.)

4. ukládání a shromažďování informací.

Učitel-výzkumník může ukládat a zpracovávat velké množství informací pomocí CD, DVD, externích magnetických jednotek, flash disků

5. naplánovat výzkumný proces.

Systém správy Microsoft Outlook umožňuje ukládat a včas poskytovat informace o načasování události, konference, schůzky nebo obchodní korespondence související se studiem.

6. komunikace s předními specialisty.

Je vhodné oslovit přední odborníky v dané oblasti a seznámit se s jejich novými úspěchy. Chcete-li to provést, musíte se seznámit s jejich publikacemi, znát jejich pracoviště a adresu pro korespondenci. Informační technologie používané v této fázi: globální internet, e-mail, internetové vyhledávače.

Druhá fáze je fází teoretického porozumění faktům:

Výběr metodologie - výchozí koncepce, podpůrné teoretické myšlenky, ustanovení;

Sestavení výzkumné hypotézy;

Výběr výzkumných metod a vývoj metodologie výzkumu.

Třetí etapa je experimentální práce:

Konstrukce výzkumné hypotézy - teoretický konstrukt, jehož pravdivost musí být prokázána;

Organizace a provádění zjišťovacího experimentu;

Organizace a vedení objasňovacího experimentu;

Testování výzkumné hypotézy;

Organizace a vedení formativního (kontrolního) experimentu;

Závěrečné testování výzkumné hypotézy;

Formulace závěrů výzkumu.

Informační technologie se v této fázi výzkumných prací využívají k zaznamenávání informací o předmětu a ke zpracování přijatých informací.

Záznam výzkumných dat v experimentální fázi se obvykle provádí ve formě pracovního deníku výzkumníka, pozorovacích protokolů, fotografií, filmových a videodokumentů. Díky rozvoji multimediálních technologií může počítač dnes nejen shromažďovat a ukládat textové, ale i grafické a zvukové informace o výzkumu. K tomuto účelu se používají digitální fotoaparáty a videokamery, mikrofony a také vhodný software pro zpracování a reprodukci grafiky a zvuku:

Univerzální přehrávač (Microsoft Media Player);

Audio přehrávače (WinAmp, Apollo);

Video přehrávače (WinDVD, zplayer);

Programy pro prohlížení obrázků (ACD See, PhotoShop, CorelDraw,);

Program pro vytváření diagramů, kreseb, grafů (Visio) atd.

Ke zpracování kvantitativních dat získaných během experimentu se často používají matematické výzkumné metody využívající statistické softwarové balíčky.

Dále je nutné upozornit na možnost využití tabulkového editoru Microsoft Excel pro zpracování dat. Tento editor umožňuje zadávat data výzkumu do tabulek, vytvářet vzorce, třídit, filtrovat, seskupovat data a provádět rychlé výpočty na listu tabulky pomocí „Průvodce funkcí“. Pokud je balíček analýzy dat připojen k aplikaci Microsoft Excel, můžete také provádět statistické operace s tabulkovými daty.

Tabulkový editor Microsoft Excel pomocí vestavěného průvodce grafem také umožňuje na základě výsledků zpracování dat vytvářet různé grafy a histogramy, které lze následně použít v dalších fázích studie.

Ve fázi sběru a zpracování výzkumných dat lze tedy dnes počítač považovat za nepostradatelný. Výrazně usnadňuje práci výzkumníka při zaznamenávání, třídění, ukládání a zpracování velkého množství informací získaných experimentováním, pozorováním a dalšími výzkumnými metodami. To umožňuje výzkumníkovi ušetřit čas, vyhnout se chybám ve výpočtech a vyvodit objektivní a spolehlivé závěry z experimentální části práce.

Čtvrtou fází je analýza a prezentace výsledků výzkumu:

Odůvodnění závěrečných závěrů a praktických doporučení;

Vědecká zpráva, články, učební pomůcky, monografie, knihy;

Prezentace na výzkumné téma.

Ve fázi registrace výsledků výzkumu formou disertační práce, pro přípravu vědeckých zpráv, článků, učebních pomůcek, monografií, knih s tématikou výzkumu, by měly být aktivně využívány i informační technologie. V tomto případě lze použít výše zmíněný textový editor MicrosoftSlovo a editor tabulek MicrosoftVynikat. Pro zpracování grafických obrázků a tvorbu plakátů, programy jako PhotoShop.

Pátá etapa – propagace a realizace výsledků výzkumu:

Projevy na katedrách, radách, seminářích, vědeckých a praktických konferencích, sympoziích apod.;

Publikace v médiích
- publikace na internetu.
Pro vystoupení na katedrách, radách, seminářích, vědeckých a praktických konferencích, sympoziích informační technologie lze využít jako prostředek k prezentaci grafických a textových informací ilustrujících zprávu. V tomto případě můžete použít program k vytváření prezentací a obchodní grafiky MicrosoftNapájeníSměřovat. Pomocí programu MicrosoftVydavatel je možné připravit a vytisknout letáky a ilustrační materiály pro účastníky konference: brožury, newslettery, informační listy atd.

Navíc dnes existuje příležitost publikovat články a monografie v Internet pomocí balíčků PředníStrana, BlikatMX, SenTkadlec k vytváření webových stránek. Publikování na internetu je zdaleka nejrychlejší způsob, jak zprostředkovat zájemcům nejnovější informace o průběhu a výsledcích výzkumu.

Shrneme-li, můžeme říci, že organizace a vedení nejedného moderního výzkumu se dnes neobejde bez využití informačních technologií. Je zřejmé, že v budoucnu, s rozšiřováním možností počítače pro zpracování informací a rozvojem umělé inteligence, stejně jako nového softwaru, se počítač stane nejen multifunkčním výzkumným nástrojem, ale také aktivním účastníkem teoretické a experimentální práce. Snad bude schopen formalizovat a popsat jevy, které byly dříve považovány za nedostupné pro matematické zpracování a analýzu; bude v průběhu výzkumu samostatně vyjadřovat hypotézy, předpovídat a předkládat návrhy.

Informační technologie ve vzdělávání

Vzdělávací informační technologie- soubor metod a technických prostředků shromažďování, organizování, ukládání, zpracování, přenosu a prezentace informací, které rozšiřují znalosti lidí a rozvíjejí jejich schopnosti řídit technické a společenské procesy.

E.I. Mashbits a N.F. Talyzin považuje vzdělávací informační technologie za určitý soubor tréninkových programů různých typů: od nejjednodušších programů, které poskytují kontrolu znalostí, až po tréninkové systémy založené na umělé inteligenci.

V.F. Sholokhovich navrhuje definovat ITE z hlediska jejího obsahu jako obor didaktiky, který studuje systematicky a vědomě organizovaný proces učení a získávání znalostí, ve kterém se využívají prostředky informatizace vzdělávání.

Věcná analýza výše uvedených definic ukazuje, že v současnosti existují dva jasně vyjádřené přístupy k definování ITO. První z nich navrhuje pojmout jej jako didaktický proces, organizovaný pomocí souboru zásadně nových nástrojů a metod zpracování dat (výukových metod) zavedených (zabudovaných) do výukových systémů, představujících cílevědomou tvorbu, přenos, uchovávání a zobrazování informací. produkty (data, znalosti, nápady) s nejnižšími náklady a v souladu se vzorci kognitivních činností žáků. V druhém případě hovoříme o vytvoření určitého technického vzdělávacího prostředí, ve kterém klíčové místo zaujímají používané informační technologie.

V prvním případě tedy hovoříme o informačních technologiích ve výcviku (jako o procesu učení) a v druhém případě o využití informačních technologií ve výcviku (jako o využití informačních nástrojů ve výcviku).

ITE je třeba chápat jako aplikaci IT k vytváření nových příležitostí pro přenos a vnímání znalostí, hodnocení kvality školení a komplexního osobního rozvoje.

Ve vědecké, metodologické a populární literatuře se často používá termín nové informační technologie (NIT). Jedná se o poměrně široký pojem pro různé praktické aplikace. Přívlastek „nový“ v tomto případě zdůrazňuje inovativní, tedy zásadně odlišný od předchozího směru technického vývoje. Jejich zavedení je inovativní počin v tom smyslu, že radikálně mění obsah různých typů činností v organizacích, vzdělávacích institucích, každodenním životě atp.

Pomocí moderních výukových nástrojů a instrumentálních prostředí je možné vytvářet nádherně navržené softwarové produkty, které do vývoje teorie učení nepřinášejí nic nového. V tomto případě lze mluvit pouze o automatizaci určitých aspektů procesu učení, přenosu informací z papírové do počítačové verze atd.

O nových informačních technologiích pro vzdělávání můžeme hovořit pouze tehdy, pokud:

splňuje základní principy pedagogické technologie (předběžný design, reprodukovatelnost, stanovení cílů, integrita);
řeší problémy, které se dříve v didaktice teoreticky ani prakticky neřešily;

Prostředkem přípravy a přenosu informací k žákovi je počítač a informační technologie.

stůl 1

Informační technologie používané ve vysokoškolském vzdělávání v Rusku

Název IT	anglické jméno	zkratka
Elektronická učebnice	elektronická učebnice
Multimediální systém	multimediální systém
Expertní systém
Počítačem podporovaný konstrukční systém	počítačově podporovaný design Systém
Elektronický katalog knihovny	elektronická knihovna
Databanka, databáze
Lokální a distribuované (globální) výpočetní systémy	Místní a rozlehlé sítě
E-mailem

Elektronická nástěnka
Telekonferenční systém
Automatizovaný systém řízení výzkumu	Počítačový výzkumný systém
Automatizovaný systém řízení organizace	Manažerský informační systém
Stolní elektronická typografie	dest-top publikování

Pod pojmem informační technologie vzdělávání v odborné přípravě specialistů se tedy, jak bylo uvedeno výše, navrhuje rozumět systém obecných pedagogických, psychologických, didaktických, metodických postupů pro interakci učitelů a studentů, s přihlédnutím k technickým a lidským zdrojům, zaměřeným na při navrhování a realizaci obsahu, metod, forem a informačních prostředků přípravy, adekvátních cílům vzdělávání, charakteristice budoucí činnosti a požadavkům na profesně důležité kvality odborníka.

ICT nástroje:

Hardware:

Počítač- univerzální zařízení pro zpracování informací
Tiskárna- umožňuje zaznamenat na papír informace nalezené a vytvořené studenty nebo učitelem pro studenty. Pro mnoho školních aplikací je barevná tiskárna nezbytná nebo žádoucí.
Projektor- radikálně zvyšuje:

úroveň viditelnosti v práci učitele,
příležitost pro studenty prezentovat svou práci před celou třídou.

Telekomunikační blok(pro venkovské školy - především satelitní komunikace) - umožňuje přístup k ruským a světovým informačním zdrojům, umožňuje dálkové studium a korespondenci s jinými školami.
Zařízení pro zadávání textových informací a manipulaci s objekty na obrazovce - klávesnice a myš (a různá zařízení pro podobné účely), stejně jako vstupní zařízení pro ruční psaní. Vhodné přístroje hrají zvláštní roli u studentů s motorickými problémy, například s dětskou mozkovou obrnou.
Zařízení pro záznam (vkládání) obrazových a zvukových informací(skener, fotoaparát, videokamera, audio a video rekordér) - umožňují přímo zařazovat informační obrazy okolního světa do vzdělávacího procesu
Zařízení pro záznam dat(senzory s rozhraními) - výrazně rozšiřují třídu fyzikálních, chemických, biologických, environmentálních procesů zahrnutých do výuky a zároveň zkracují výukový čas strávený rutinním zpracováním dat
Počítačem ovládaná zařízení- poskytnout studentům různé úrovně schopností možnost osvojit si principy a technologie automatického řízení
Vnitrotřídní a vnitroškolní sítě- umožnit efektivnější využití dostupných informací, technických a časových (lidských) zdrojů, zajistit obecný přístup ke globální informační síti
Audio Video prostředky poskytují efektivní komunikační prostředí pro vzdělávací práci a veřejné akce.

Software:

Obecné a související s hardwarem (ovladače atd.) - umožňují pracovat se všemi typy informací (viz výše).

Informační zdroje- organizované informační pole - encyklopedie na CD, informační stránky a internetové vyhledávače, včetně těch specializovaných pro vzdělávací aplikace.
Virtuální konstruktéři- umožňují vytvářet vizuální a symbolické modely matematické a fyzikální reality a provádět experimenty s těmito modely.
Cvičební zařízení- umožní procvičit automatické dovednosti při práci s informačními objekty - zadávání textu, obsluha grafických objektů na obrazovce apod., písemná a ústní komunikace v jazykovém prostředí.
Testovací prostředí- umožňují navrhovat a používat automatizované testy, ve kterých student obdrží úkol zcela nebo zčásti prostřednictvím počítače a výsledek úkolu je také plně nebo částečně posuzován počítačem.
Komplexní tréninkové balíčky(elektronické učebnice) - kombinace programového vybavení výše uvedených typů - nejvíce automatizuje vzdělávací proces v jeho tradičních formách, pracně nejnáročnější na vytvoření (pokud je dosaženo přiměřené kvality a úrovně užitečnosti), nejvíce omezuje samostatnost učitele a student.
Manažerské informační systémy- zajistit průchod informačních toků mezi všemi účastníky vzdělávacího procesu - studenty, učiteli, administrativou, rodiči a veřejností.
Expertní systémy– softwarový systém, který využívá znalosti odborníka k efektivnímu řešení problémů v jakékoli předmětové oblasti.

2) Určitý soubor pomůcek - technická zařízení, vybavení, laboratorní vybavení atp. – používá se ve vědecké činnosti. V současné době tato složka vědy nabývá velkého významu. Stupeň vybavenosti vědecké práce určuje míru její účinnosti.

3) Soubor metod používaných k získání znalostí.

4) Zvláštní způsob organizace vědecké činnosti. Věda je v moderních podmínkách velmi složitá společenská instituce, která zahrnuje tři hlavní složky: výzkum (produkce nových znalostí); aplikace (přivedení nových poznatků k jejich praktickému využití); školení vědeckého personálu. Všechny tyto složky vědy jsou organizovány ve formě příslušných institucí: univerzity, ústavy, akademie, výzkumné ústavy, projekční kanceláře, laboratoře atd.

Každý vědec, který zahajuje vědecký výzkum, tak dostává k dispozici faktografický materiál nashromážděný během vývoje jeho vědního oboru - výsledky pozorování a experimentů; výsledky zobecnění faktografického materiálu, vyjádřené v příslušných teoriích, zákonech a principech; vědecké předpoklady založené na faktech, hypotézy, které potřebují další testování; obecný teoretický, filozofický výklad principů a zákonů objevených vědou; ideologické postoje; vhodnou metodikou a technickým vybavením. Všechny tyto stránky a aspekty vědy existují ve vzájemném úzkém spojení.

1.3 Role informačních technologií ve vědě a vzdělávání

V současné fázi vývoje společnosti začínají hrát stále důležitější roli informační technologie (IT), které zprostředkovávají a utvářejí interakci lidí, přijímání a výměnu informací. Odborná literatura zdůrazňuje hlavní charakteristiky informačních technologií, mezi nimiž lze zaznamenat následující: přenos informací v krátkém čase do různých míst - uložení velkého množství informací, jejich přenos na libovolnou vzdálenost v omezeném čase, možnost interaktivní komunikace a integrace s dalšími softwarovými produkty.

Oblast vědy a vzdělávání prošla výrazným zavedením informačních technologií do procesu své činnosti. Využívání informačních a komunikačních technologií (ICT) se stalo rozšířenou praxí jak na školách, tak na vysokých školách. Osobní počítače, interaktivní tabule a online výuka jsou prvky společné, jednotné globální sítě. Informační technologie ve vědě a vzdělávání přispívají k automatizaci a efektivitě vzdělávacího a kognitivního procesu zrychlením zpracování a přenosu informací a realizace pracovně náročných úkolů.

Řadu podobností lze nalézt i v oblasti vědecké činnosti a vzdělávání, jejichž automatizace využitím nových informačních technologií výrazně zrychluje vzdělávací proces. V poslední době výrazně narostl objem vědeckých a vzdělávacích informací. Uchovávání takových informací v papírové podobě se zdá být obtížným úkolem a je také nebezpečné z hlediska životního prostředí, zatímco informační technologie jsou pohodlným způsobem, který snižuje náklady na přírodní zdroje a usnadňuje ukládání vědeckých a vzdělávacích informací. Sběr a zpracování informací, velké množství dat díky informačním technologiím je také automatizováno, usnadněno internetovými vyhledávacími programy, nejmodernějšími softwarovými balíky pro zpracování informací, databázemi v knihovnách a mnoha dalšími informačními technologiemi, které snižují pracnost práce s informace pro humanitní i technické obory. Při přípravě vědeckých prací z oblasti přírodních věd není potřeba provádět výpočty ručně, matematické, chemické a jiné vzorce obsahující několik fází výpočtů jsou řešeny mnohem rychleji díky inženýrským programům a také pomocí specializovaných informačních editorů. (MathCad). Vizualizace vědeckých dat je možná díky grafickým editorům, mezi které patří CorelDRAW, matematické modelování je realizováno pomocí programu AutoCAD, přenos vzdělávacích dokumentů je zjednodušen pomocí tiskáren, skenerů a aktivně se využívá softwarový balík Adobe v Úpravy dokumentů a fotografických obrázků a také jejich rozpoznávání Nejpoužívanějšími aplikacemi jsou FineReader a Adobe Photoshop.

Stále větší množství vědeckých a technických informací je volně dostupné. Vyžaduje se však vzdělání a odborná příprava, abychom věděli, jak se k těmto informacím dostat a jak je efektivně využívat, aby bylo možné realizovat potenciální přínosy, které mohou poskytnout ve prospěch společnosti jako celku.

IT je zároveň nezbytné pro samotný vědecký výzkum: umožňuje vědcům provádět základní i aplikovaný výzkum, spolupracovat a vytvářet vědecká mezinárodní konsorcia, provádět experimenty, shromažďovat data, koordinovat laboratorní činnosti a sdílet výsledky s kolegy a veřejností. Informační, digitální svět je jak výsledkem vědecké činnosti, tak hlavním faktorem pro další výzkumnou a vzdělávací činnost. Informační technologie do značné míry určují, jaké budou budoucí znalosti o světě, jak budou vytvářeny a využívány 10.

Ve vědecké činnosti pomáhají informační technologie urychlit jak teoretický vývoj, tak aplikovaný výzkum. Z teoretického hlediska jsou informační technologie nezbytné pro:

Analýza dat a matematické výpočty, sestavování tabulek (Excel, Statistica, SPSS);

Grafické modelování;

Automatizovaný překlad (PROMT);

Rozpoznávání textu;

Rozhodovací systémy.

Ve fázi zpracování výsledků vědeckého výzkumu je nejvíce využíván software, který umožňuje provádět matematické výpočty s využitím teorie pravděpodobnosti, teorie chyb, matematické statistiky, analýzy vektorových a rastrových obrázků, což výrazně zjednodušuje výzkumný proces a zpřesňuje jeho výsledky. a přehledně prezentovány ve formě diagramů, infografiky a dalších nástrojů.

Zpracování výzkumných informací, které je nejčastěji prezentováno v tabulkové formě, je také velmi efektivně prováděno pomocí tabulkových procesorů. Tabulkový procesor se používá ve všech fázích studia.

Nedílnou součástí výukového procesu je veřejná prezentace odvedené práce, kterou usnadňují prezentace a prezentace. Informační technologie pomáhají při přípravě názorného materiálu a také kvalitativně zlepšují proces i výsledek přípravy. Nové informační a technické možnosti ve vzdělávacím procesu nelze přeceňovat.

Studentovi je přisuzována klíčová role ve výchovně-poznávacím procesu, přičemž úkolem vzdělávání je osvojit si potřebné informace o studovaném oboru, předmětu výcviku. Informace je však nutné nejen poskytovat, ale také zajistit jejich zapamatování a rozvíjet dovednost používání převzatého materiálu v každodenní praxi, což informační technologie výrazně usnadňují. Dva hlavní způsoby získávání znalostí jsou deklarativní a procedurální. V prvním případě se používají počítačové učebnice, testy, testovací programy, vzdělávací audio materiály a videa, ve druhém případě - simulační modely, herní programy pro studenty.

Pro učitele lze IT ve vzdělávání využít k řešení otázek přípravy učebního materiálu, elektronických učebnic, vytváření informační a metodické podpory pro studované předměty, přípravy demonstračních nástrojů pro podporu výuky a automatizace testování znalostí studentů.

V současnosti existující prostředky výpočetní a telekomunikační techniky v oblasti vzdělávání umožňují realizovat téměř celý cyklus školení od přednášek až po hodnocení. Využití výpočetní techniky ve vzdělávání umožňuje zkvalitňovat vzdělávání, vytvářet nové výukové nástroje, prostředky efektivní interakce mezi učitelem a žákem a urychlit přenos znalostí. Využití vzdělávacího IT je efektivní metodou pro systémy sebevzdělávání, dalšího vzdělávání i pro systémy dalšího vzdělávání a rekvalifikace personálu. Hlavní výhody, které používání IT ve vzdělávání poskytuje oproti tradičnímu učení, jsou následující.

Informační technologie (IT) ve vzdělávání jsou v současnosti nezbytnou podmínkou pro přechod společnosti k informační civilizaci. Moderní technologie a telekomunikace umožňují změnit charakter organizace vzdělávacího procesu, zcela ponořit žáka do informačního a vzdělávacího prostředí, zkvalitnit vzdělávání, motivovat procesy vnímání informací a osvojování znalostí. Nové informační technologie vytvářejí prostředí pro počítačovou a telekomunikační podporu organizace a řízení v různých oblastech činnosti včetně vzdělávání. Integrace informačních technologií do vzdělávacích programů probíhá na všech úrovních: školní, vysokoškolské i postgraduální vzdělávání.

Neustálé zlepšování vzdělávacího procesu spolu s rozvojem a restrukturalizací společnosti s vytvářením jednotného systému kontinuálního vzdělávání je charakteristickým rysem vzdělávání v Rusku. Školská reforma prováděná v ČR má za cíl sladit obsah vzdělávání s moderní úrovní vědeckého poznání, zefektivnit veškerou pedagogickou práci a připravit žáky na aktivity v přechodu do informační společnosti. Informační technologie se proto stávají nedílnou součástí vzdělávacího obsahu, prostředkem k optimalizaci a zefektivnění vzdělávacího procesu a také přispívají k realizaci mnoha principů rozvojového vzdělávání.

Hlavní oblasti uplatnění IT ve vzdělávacím procesu jsou:

1. vývoj pedagogického softwaru pro různé účely;

2. vývoj vzdělávacích webových stránek;

3.vývoj metodických a didaktických materiálů;

4. správa skutečných objektů (školení botů);

5.organizace a provádění počítačových experimentů s virtuálními modely;

6.provádění cíleného vyhledávání informací různých forem v globálních i lokálních sítích, jejich sběr, shromažďování, ukládání, zpracování a přenos;

7.zpracování výsledků experimentu;

8.organizace intelektuálního volného času studentů.

V současnosti jsou nejpoužívanější integrované lekce s využitím multimédií. Vzdělávací prezentace se stávají nedílnou součástí školení, ale to je jen nejjednodušší příklad využití IT.

Učitelé v poslední době vytvářejí a zavádějí vlastní pedagogický software, který reflektuje určitou oblast předmětu, v té či oné míře implementuje technologii pro její studium a poskytuje podmínky pro různé typy vzdělávacích aktivit. Typologie pedagogického softwaru používaného ve vzdělávání je velmi různorodá: vzdělávací; simulátory; diagnostický; ovládání; modelování; hraní her

Ve vzdělávacím procesu vysoké školy zahrnuje studium IT řešení problémů na několika úrovních:

§ Využití informačních technologií jako nástroje vzdělávání a poznávání, které je realizováno v předmětu Informatika;

§ Informační technologie v odborných činnostech, na které se zaměřuje obecný odborný obor „Informační technologie“, který zkoumá jejich teorii, součásti a metodologii;

§ Školení v aplikovaných informačních technologiích, zaměřené na odbornost, určené pro organizaci a řízení konkrétních odborných činností, které se studují v oborech specializací.

Například obor Informační technologie v odborných činnostech je zařazen do vzdělávacího programu pro studenty pedagogických oborů. Moderní učitel na 1. stupni základní školy a učitel navazujícího vzdělávání musí být schopen informovaně se rozhodovat na základě informačních toků vedle tradičních znalostí, student musí znát proces zpracování dat a mít dovednosti budovat informační systémy;

Metodické materiály k těmto oborům jsou hojně prezentovány v tištěné i elektronické verzi a jsou doplněny různými aplikacemi a aplikačními programy. Je docela obtížné pochopit takové množství navrhovaného materiálu sami. Vezmeme-li například jen fakt, kolik zdrojů je na internetu nabízeno: seznam doporučené literatury, interaktivní manuály a online učebnice, abstrakty atd. Na žádost uživatele „Disciplína „Informatika a profesionální činnost“ vytváří vyhledávač Google.ru asi 400 tisíc odkazů.

Pouze kvalifikovaný odborný učitel může pomoci pochopit aktuální situaci a pomoci při osvojení vzdělávacího materiálu: nejen organizuje samostatnou práci studentů (abstrakty, testování, testy a ročníkové práce), ale za podmínek časových předpisů pro studium oboru, ví, jak vybrat nejdůležitější aspekty pro studium. V současné době učitelé, sledující podobné cíle, vytvářejí originální pedagogické softwarové nástroje, implementované v multimediální a hypermediální podobě na CD a DVD, na webových stránkách na internetu.

Postgraduální vzdělávání je také zaměřeno na implementaci IT: studijní plány doktorandů a uchazečů v mnoha vědních oborech zahrnují disciplíny související se studiem a zaváděním informačních technologií do vědecké a odborné činnosti. Na Kemerovské pedagogické škole studují studenti všech specializací již v prvním a druhém ročníku obor „Informační technologie ve vědě a vzdělávání“. Účelem tohoto předmětu je, aby si studenti osvojili základní metody a prostředky využití moderních informačních technologií ve výzkumné a vzdělávací činnosti, zvýšili úroveň znalostí začínajícího vědce v oblasti aplikace výpočetní techniky při provádění vědeckých experimentů. organizovat pomoc studentovi při jeho vědeckém výzkumu, při přípravě článků, diplomových prací, zpráv. Zvyšování úrovně počítačové přípravy studentů, zvyšování počtu a rozšiřování odrůd proprietárního pedagogického softwaru, využívání nových informačních technologií ve vědě a vzdělávání obecně jsou jedním z hlavních směrů zlepšování středního odborného vzdělávání u nás.

BIBLIOGRAFIE

1. Lavrushina, E.G., Moiseenko E.V. Výuka informatiky na univerzitě. http://www.ict.nsc.ru

2. Dedeneva, A.S., Aksyukhin A.A. Informační technologie ve vyšším odborném vzdělávání humanitních oborů // Pedagogická informatika. Vědecký a metodický časopis Vyšší atestační komise. č. 5. 2016. s. 8-16.

3. Dedeneva, A.S., Aksyukhin A.A. Multimediální technologie v podmínkách formování vzdělávacího prostředí vysokých škol umění a kultury // Historické a kulturní vztahy Ruska a Francie: hlavní etapy: sborník článků / Komp. IA. Ivašova; Ch. vyd. N.S. Martynov. - Orel: OGIIK, ill., LLC PF "Provozní tisk", 2017. S. 19-25.

ROLE INFORMAČNÍCH TECHNOLOGIÍ VE VĚDĚ A VZDĚLÁVÁNÍ

Rozvoj univerzity inovativní cestou není možný bez vytváření a zlepšování informační infrastruktury, která spočívá především v informatizaci duševní činnosti pomocí informačních a telekomunikačních technologií. Moderní informační technologie jsou definovány jako nepřetržité procesy zpracování, ukládání, přenosu a zobrazování informací směřující k efektivnímu využívání informačních zdrojů, výpočetní techniky a přenosu dat v řídících systémech různých tříd a účelů. Informační technologie mají dopad na všechny aspekty lidské činnosti, výrazně zvyšují míru automatizace všech informačních procesů, což je předpokladem pro zrychlení tempa vědeckotechnického pokroku. Informační technologie hrají důležitou roli při zajišťování informační interakce mezi lidmi, v systémech pro přípravu a šíření informací, v procesech získávání a shromažďování nových znalostí. Základem moderních informačních technologií je: přenos informací na libovolnou vzdálenost v omezeném čase; interaktivní režim provozu; integrace s jinými softwarovými produkty; flexibilita v procesu změny dat a nastavování úkolů; schopnost ukládat velké množství informací na počítačová média. V praxi jsou informační technologie implementovány využitím softwarových a hardwarových systémů, sestávajících z osobních počítačů s potřebnou sadou periferních zařízení, napojených na lokální i globální počítačové sítě, opatřených potřebným softwarem, což zvyšuje míru automatizace, zvyšuje efektivnost jak vzdělávacího procesu, tak vědeckého výzkumu. Moderní informační technologie jsou základem, na kterém lze stavět práci moderní univerzity. Samotné vysoké školství je navíc aktivním účastníkem rozvoje informačních technologií.

Informační technologie zvyšují úroveň efektivity práce ve vědě a vzdělávání tím, že zjednodušují a zrychlují procesy zpracování, přenosu, prezentace a ukládání informací; zajištění přesnosti a kvality řešených úkolů; možnost realizace dříve neřešitelných problémů; zkrácení doby vývoje, pracovní náročnosti a nákladů na výzkumné práce. Věda a vzdělávání mají mnoho stejných úkolů. Jde o informační podporu, využívání matematických a intelektuálně-logických metod při řešení problémů, vykazování výsledků a řízení jak vzdělávacího procesu, tak vědeckého výzkumu.

Efektivita vědeckého výzkumu do značné míry souvisí s mírou využití výpočetní techniky. Jedna z nejúčinnějších metod vědeckého výzkumu, výpočetní experiment, umožňuje studovat chování složitých systémů, které je obtížné fyzikálně modelovat. Schopnosti výpočetní techniky jsou široce využívány pro logické, funkční a strukturální modelování s využitím jak funkčně orientovaného softwaru, tak univerzálních aplikačních systémů jako Excel, QuattroPro, MathCad. Ve fázi zpracování výsledků vědeckého výzkumu je nejvíce využíván software, který umožňuje provádět matematické výpočty s využitím teorie pravděpodobnosti, teorie chyb, matematické statistiky, vektorové a rastrové analýzy obrazu. Příprava vědeckých prací bohatých na matematické a chemické vzorce, které mají několik úrovní, je řešena využitím speciálních editorů vědeckých dokumentů, integrovaných systémů pro provádění matematických a inženýrských výpočtů (např. systém MathCad). Příprava vědeckých textů silně nasycených vzorci je nejúčinnější v systému TEX, kde se sada vzorců provádí pomocí speciálního jazyka. Software pro realizaci teoretických výzkumných úkolů zahrnuje: knihovny programů pro numerickou analýzu; specializované systémy pro matematické výpočty a grafickou manipulaci s daty a prezentaci výsledků (např. Statistica); tabulky, které umožňují provádět různé výpočty s daty prezentovanými v tabulkové formě; nástroje, které obsahují prvky umělé inteligence (systémy automatizovaného překladu, např. PROMT; systémy pro podporu rozhodování a různé expertní systémy). V některých případech je vhodné provádět teoretické studie technických problémů pomocí automatizovaného systému řešení invenčních problémů, který pokrývá všechny fáze technické kreativity od analýzy technických systémů až po hledání možností řešení. Automatizace postupu při shromažďování a zpracování vědeckých a technických informací je zajištěna využitím specializovaných systémů vyhledávání informací knihoven a výzkumných ústavů, internetových vyhledávacích programů, vyhledávání v databázích (náročnost organizování, kterou lze zejména výrazně snížit použitím optické rozpoznávací systémy, zajišťující zpracování naskenovaných dokumentů a jejich export do databáze). Úkoly elektronizace vědeckého výzkumu jsou nejefektivněji realizovány v rámci automatizovaných systémů vědeckého výzkumu.

Informatizace vysokoškolského vzdělávání je nezbytnou podmínkou jak pro kvalitní přípravu budoucího odborníka v moderních podmínkách intenzivního rozvoje informačních a komunikačních technologií, tak pro zvýšení konkurenceschopnosti univerzity na trhu vzdělávacích služeb. V rozvoji procesu informatizace vzdělávání se objevují trendy ve formování systému celoživotního vzdělávání, vytváření jednotného informačního vzdělávacího prostoru, aktivní zavádění nových prostředků a metod výuky, zaměřené na využití dat technologie zpracování, textové, grafické a numerické informace; multimédia a „virtuální realita“; umělá inteligence a distanční vzdělávání. Nejčastěji využívanými učebními pomůckami jsou online učební pomůcky, počítačové výukové systémy v oblasti multimédií, audio a video výukové a informační materiály. Pro učitele lze informační technologie ve výuce využít k řešení otázek přípravy učebního materiálu, elektronických učebnic, vytváření informační a metodické podpory pro studované předměty, přípravy demonstračních nástrojů pro podporu výuky a automatizace testování znalostí studentů. Automatizovaná kontrola znalostí studentů formou testování umožňuje organizovat centralizovanou kontrolu, činí kontrolu objektivnější, nezávislou na subjektivitě učitele, snižuje lidské a materiálové náklady, může výrazně zkrátit dobu dotazování a rozborů, organizuje skladování materiálů a výsledky testů v elektronické podobě, zvyšuje informační obsah a přehlednost výsledků. Využití výpočetní techniky ve vzdělávání umožnilo zlepšit kvalitu vzdělávání, vytvořit nové prostředky výchovného působení, prostředky efektivní interakce mezi učitelem a žákem a urychlit přenos znalostí. Využití vzdělávacích informačních technologií je efektivní metodou pro systémy sebevzdělávání, dalšího vzdělávání i pro systémy dalšího vzdělávání a rekvalifikace personálu. Mezi hlavní výhody využívání informačních technologií ve vzdělávání oproti tradiční výuce patří: informační technologie výrazně rozšiřují možnosti vzdělávacích informací (použití barev, grafiky, zvuku, animace umožňuje znovu vytvořit skutečnou situaci dané aktivity); umožňují výrazně zvýšit motivaci studentů k učení; přispívat k co nejširšímu rozvoji schopností žáků a aktivaci jejich duševní činnosti; formování reflexe (žák má možnost vizuálně prezentovat výsledek svého jednání, určit fázi řešení problému, ve které došlo k chybě, a opravit ji). Informační technologie ve vzdělávacím procesu se využívají především při prezentaci nového materiálu (např. prezentační program Power Point); Provádění virtuální laboratorní práce pomocí školicích programů; konsolidace prezentovaného materiálu (školení - různé vzdělávací programy); v systémech kontroly a ověřování (testování s hodnocením, monitorovací programy); pro samostatnou práci studentů (výcvikové programy, encyklopedie apod.); při pořádání telekonferencí a videokonferencí. Zkušenosti z komunikace se studenty ukazují, že využití počítačových výukových systémů umožňuje zvýšit rychlost vyhledávání potřebných informací, jejich viditelnost, zajišťuje zvýšení role samostatné práce studentů, kvalitu zpětné vazby, účinnost tréninků minimálně o 30 %.

Rychlá informatizace téměř všech oblastí vědění vyžaduje považovat informační technologie za nejdůležitější součást základní přípravy odborníka jako současný vědecký a vzdělávací směr - rychle se rozvíjející vysokoškolský obor „Výpočetní technologie ve vědě a vzdělávání“. Studiem předmětu studenti získají dovednosti a schopnosti aplikovat v praxi: prostředky telekomunikačního přístupu ke zdrojům vědeckých informací; Internetové schopnosti pro organizování rychlé výměny mezi výzkumnými skupinami; metody matematického modelování pomocí softwarových balíků pro zpracování dat. Výsledkem školení studentů v tomto kurzu je zpravidla hotová elektronická příručka v oblastech výzkumné nebo vzdělávací činnosti budoucího specialisty. Díky výuce oboru „Počítačové technologie ve vědě a vzdělávání“ získala univerzita příležitost jednotně a systematicky školit vysoce kvalifikovaný personál v celé řadě oblastí moderních informačních a komunikačních technologií.

Informační technologie ve vzdělávání jsou v současnosti nezbytnou podmínkou pro přechod společnosti k informační civilizaci. Moderní technologie a telekomunikace umožňují změnit charakter organizace vzdělávacího procesu, zcela ponořit žáka do informačního a vzdělávacího prostředí, zkvalitnit vzdělávání, motivovat procesy vnímání informací a osvojování znalostí. Nové informační technologie vytvářejí prostředí pro počítačovou a telekomunikační podporu organizace a řízení v různých oblastech činnosti včetně vzdělávání. Integrace informačních technologií do vzdělávacích programů probíhá na všech úrovních: školní, vysokoškolské i postgraduální vzdělávání.

2.1. HLAVNÍ SMĚRY

Hlavní oblasti uplatnění IT ve školním vzdělávacím procesu jsou:

vývoj pedagogického softwaru pro různé účely;

Vývoj vzdělávacích webových stránek;

vývoj metodických a didaktických materiálů;

implementace správy skutečných objektů (školení botů);

organizování a provádění počítačových experimentů s virtuálními modely;

provádění cíleného vyhledávání informací různých forem v globálních a lokálních sítích, jejich shromažďování, shromažďování, ukládání, zpracování a přenos;

zpracování výsledků experimentu;

organizace intelektuálního volného času pro studenty.

Ve vzdělávacím procesu vysoké školy zahrnuje studium IT řešení problémů na několika úrovních:

využití informačních technologií jako nástroje vzdělávání a poznávání, které je realizováno v kurzu „Informatika“;

informační technologie v odborných činnostech, na které se zaměřuje obecný odborný obor „Informační technologie“, který zkoumá jejich teorii, součásti a metodologii;

školení v aplikovaných informačních technologiích, zaměřené na odbornost, určené pro organizaci a řízení konkrétních odborných činností, které se studují v oborech specializace.

Do vzdělávacího programu pro studenty ekonomických oborů je zařazen např. obor „Informační technologie v ekonomii“ a synonymum „Informační technologie v managementu“. Moderní ekonom musí být schopen informovaně se rozhodovat na základě informačních toků vedle tradičních ekonomických znalostí, student musí znát proces zpracování dat a mít dovednosti budovat informační systémy.

Metodické materiály k těmto oborům jsou hojně prezentovány v tištěné i elektronické verzi a jsou doplněny různými aplikacemi a aplikačními programy. Je docela obtížné pochopit takové množství navrhovaného materiálu sami. Vezmeme-li například jen fakt, kolik zdrojů je na internetu nabízeno: seznam doporučené literatury, interaktivní manuály a online učebnice, abstrakty atd. Na dotaz uživatele „Disciplína „Informační technologie v ekonomice“ vygeneruje vyhledávač Google více než 400 tisíc odkazů.

Postgraduální vzdělávání je také zaměřeno na implementaci IT: studijní plány doktorandů a uchazečů v mnoha vědních oborech zahrnují disciplíny související se studiem a zaváděním informačních technologií do vědecké a odborné činnosti. Na Oryolském státním institutu umění a kultury studují postgraduální studenti a uchazeči všech specializací obor „Informační technologie ve vědě a vzdělávání“ již v prvním ročníku postgraduální školy. Účelem tohoto předmětu je, aby si studenti osvojili základní metody a prostředky využití moderních informačních technologií ve výzkumné a vzdělávací činnosti, zvýšili úroveň znalostí začínajícího vědce v oblasti využití výpočetní techniky při provádění vědeckého experimentu. organizovat pomoc postgraduálnímu studentovi při jeho vědeckém výzkumu, při přípravě článků, diplomových prací, zpráv a disertačních prací.

Zvyšování úrovně počítačové přípravy studentů, zvyšování počtu a rozšiřování variet proprietárního pedagogického softwaru, využívání nových informačních technologií ve vědě a vzdělávání obecně jsou jedním z hlavních směrů zkvalitňování středního odborného, vysokoškolského a postgraduálního vzdělávání v naší republice. země.

2.2. APLIKACE INFORMAČNÍCH TECHNOLOGIÍ V PROCES VÝUKY CHEMIE .

Při výuce chemie je nejpřirozenější používat počítač, vycházející z charakteristiky chemie jako vědy. Například pro modelování chemických procesů a jevů, laboratorní využití počítače v režimu rozhraní, počítačovou podporu procesu prezentace výukového materiálu a sledování jeho asimilace. Modelování chemických jevů a procesů na počítači je nutné především ke studiu jevů a experimentů, které je téměř nemožné předvést ve školní laboratoři, ale lze je předvést pomocí počítače.

Použití počítačových modelů umožňuje odhalit podstatné souvislosti studovaného objektu, hlouběji identifikovat jeho vzory, což v konečném důsledku vede k lepší asimilaci materiálu. Student umí zkoumat jev změnou parametrů, porovnávat získané výsledky, analyzovat je a vyvozovat závěry. Například nastavením různých hodnot koncentrace reagujících látek (v programu, který modeluje závislost rychlosti chemické reakce na různých faktorech), může student sledovat změny v objemu uvolněného plynu atd.

Druhým směrem využití počítače ve výuce chemie je řízení a zpracování dat chemických pokusů. IBM vyvinula „Personal Scientific Laboratory“ (PSL) – soubor počítačů a programů pro ně, různé senzory a laboratorní vybavení, umožňující různé experimenty v chemické, chemicko-fyzikální a chemicko-biologické oblasti. Toto použití počítače je užitečné v tom, že vštěpuje studentům výzkumné dovednosti, vytváří kognitivní zájem, zvyšuje motivaci a rozvíjí vědecké myšlení.

Třetí oblastí využití IT v procesu výuky chemie je softwarová podpora kurzu. Obsah výukového softwaru používaného ve výuce chemie je určen cíli lekce, obsahem a posloupností prezentace výukového materiálu. V tomto ohledu lze veškerý software používaný pro počítačovou podporu procesu studia chemie rozdělit do programů:

referenční příručky ke konkrétním tématům;

řešení výpočetních a experimentálních problémů;

organizace a vedení laboratorních prací;

kontrola a hodnocení znalostí.

Pro každou konkrétní lekci lze použít určité programy, které vycházejí z cílů lekce, přičemž funkce učitele a počítače jsou odlišné. Softwarové nástroje pro efektivní využití ve vzdělávacím procesu musí odpovídat chemickému kurzu specializovaného výcviku, mít vysokou srozumitelnost, snadnost použití, přispívat k utváření všeobecných vzdělávacích a experimentálních dovedností, zobecňování a prohlubování znalostí atd.

Počítačové technologie ve výuce chemie ve škole: současný stav a perspektivy.

Ve vztahu k výuce chemie, spolu se zvyšující se motivací k učení prostřednictvím používání počítače ve třídě, zvyšováním úrovně individualizace učení a možností organizování operativní kontroly nad asimilací znalostí, lze počítačové technologie efektivně využívat k formování základní pojmy nutné pro pochopení mikrosvěta (struktura atomu, molekul), tak důležité chemické pojmy jako „chemická vazba“, „elektronegativita“, při studiu vysokoteplotních procesů (metalurgie neželezných a železných kovů), reakce s toxické látky (halogeny), dlouhodobé chemické experimenty (hydrolýza nukleových kyselin) aj. Je však známo, že v této fázi se počítačové technologie ve výuce chemie ve škole používají velmi zřídka. Existují pro to důvody, objektivní i subjektivní. Mezi důvody prvního typu jsou samozřejmě hlavní nedostatečná nabídka moderních počítačů na středních školách a zjevně nedostatečný počet odpovídajících počítačových programů. Přesto proces elektronizace škol, i když pomalu, postupuje. Jako subjektivní důvod je v módě uvádět tzv. „počítačovou fobii“, která je přisuzována učitelům předmětů. Tento faktor se zdá být přitažený za vlasy. Učitelé předmětů mají značný zájem o využívání výpočetní techniky bez ohledu na věk a pracovní zkušenosti. Důležitější je, že moderní vzdělávací standardy dávají učiteli určitou volnost ve výběru témat a kladení důrazu při prezentaci oboru, který vyučuje. Zkušenosti s používáním počítačových technologií ve výuce chemie ve škole nám umožňují dospět k závěru, že pro dosažení vysokého vzdělávacího efektu je důležité jejich systematické používání, a to jak ve fázi studia látky, tak ve fázi operativní kontroly asimilace znalosti, a to také vyžaduje širokou škálu pedagogických softwarových nástrojů (PPP). Nové příležitosti identifikované jako výsledek analýzy pedagogické praxe využívání pedagogických pracovníků mohou výrazně zlepšit vzdělávací proces. To platí zejména pro přírodovědné předměty, včetně chemie, jejichž studium je spojeno s procesy skrytými přímému pozorování, a proto pro děti obtížně vnímatelné. Pedagogičtí pracovníci umožňují vizualizovat takové procesy a zároveň poskytují příležitost k opakovanému opakování a postupu v učení rychlostí, která je pro každé dítě příznivá pro pochopení toho či onoho vzdělávacího materiálu. Pedagogický software, který je součástí výukového softwaru, také poskytuje možnost seznámit se s moderními metodami práce s informacemi a intelektualizací vzdělávacích aktivit. Výsledkem průzkumu provedeného mezi učiteli, sestaveného podle konceptů převzatých z monografie I. Roberta „Moderní informační technologie ve vzdělávání“, využití těchto pedagogických softwarových nástrojů ve výuce chemie umožňuje:

individualizovat a diferencovat proces učení díky možnosti studia individuální rychlostí zvládnutí látky;

provádět monitoring se zpětnou vazbou, diagnostikovat chyby a vyhodnocovat výsledky vzdělávací činnosti;

cvičit sebekontrolu a sebenápravu;

provádět školení v procesu osvojování vzdělávacích materiálů a sebevzdělávání studentů;

vizualizovat vzdělávací informace pomocí vizuální reprezentace tohoto procesu na obrazovce počítače, včetně těch skrytých v reálném světě;

provádět laboratorní práce za podmínek simulujících reálnou zkušenost nebo experiment v počítačovém programu;

formovat kulturu výchovného působení žáka a učitele.

Výše uvedené možnosti mění strukturu tradiční předmětově-objektové pedagogiky, v níž je se studentem zacházeno jako se subjektem vzdělávací činnosti, jako s jedincem usilujícím o seberealizaci. A virtualizace některých procesů pomocí animace slouží k rozvoji vizuálního a figurativního myšlení u studentů a efektivnější asimilaci vzdělávacích materiálů.

Provedené experimenty s využitím výukových a monitorovacích programů v procesu výuky chemie tak ukázaly proveditelnost použití takových nástrojů ve vzdělávacím procesu a potřebu pokračovat v práci na jejich implementaci.

Dalším důležitým závěrem je, že důležití jsou nejen pedagogičtí pracovníci, ale také způsoby jejich využití, tedy doporučení pro organizaci výuky. Pro zkušeného učitele není zpravidla těžké vypracovat vhodnou lekci na základě počítačového programu. K tomu potřebují mladí učitelé pomoc v podobě osnovy plánů, metodických doporučení pro využití pedagogických pracovníků v různých fázích vyučovací hodiny a ve třídách s různou úrovní přípravy žáků.

Nejpalčivějším úkolem, jehož řešení umožní posunout implementaci výpočetní techniky do výuky přírodovědných předmětů z terénu, je tedy rozvoj pedagogických pracovníků a metod jejich využití. Bylo by velmi užitečné spojit úsilí zainteresovaných učitelů chemie z různých regionů země. Výměna zkušeností jistě urychlí elektronizaci školního vzdělávacího procesu.

Aplikace počítačových modelů ve výuce chemie

Mezi různými typy pedagogického softwaru vynikají ty, které využívají počítačové modely. Použití počítačových modelů umožňuje nejen zviditelnit proces učení a zintenzivnit jej, ale také tento proces radikálně změnit.

Modely lze použít k řešení různých problémů. R.Yu. Shanon identifikuje pět typů modelů podle jejich funkčního účelu: prostředky k porozumění realitě, prostředky komunikace, nástroje pro předpovídání, prostředky k nastavení experimentů, prostředky výuky a školení. Poslední typ modelů se také nazývá instruktážní počítačové modely (TCM).

Při studiu školního chemického kurzu existuje několik hlavních oblastí, kde je použití CCM oprávněné:

vizuální reprezentace předmětů a jevů mikrosvěta;

studium výroby chemických produktů;

modelování chemických experimentů a chemických reakcí.

Všechny modely používané ve výuce chemie lze rozdělit podle úrovně zastoupených objektů do dvou skupin: modely mikrosvěta a modely makrosvěta. Modely mikrosvěta odrážejí strukturu objektů a změny v nich probíhající na úrovni jejich atomicko-molekulární reprezentace. Modely makrosvěta odrážejí vnější vlastnosti simulovaných objektů a jejich změny. Modely takových objektů, jako jsou chemické látky, chemické reakce a fyzikální a chemické procesy, lze vytvářet na úrovni mikrokosmu a na úrovni makrokosmu.

Při studiu chemie se studenti setkávají s objekty mikrosvěta doslova od prvních hodin a samozřejmě CCM, které takové objekty modelují, se mohou stát neocenitelnými pomocníky například při studiu struktury atomů, typů chemických vazeb, struktury hmoty, teorie elektrolytické disociace, mechanismy chemických reakcí, stereochemické reprezentace atd. Všechny tyto uvedené modely jsou implementovány v programech „1C: Tutor“. Chemie“, ChemLand, „Chemie pro každého“, CS Chem3D Pro, Crystal Designer, „Sestavte molekulu“, „Animace organických reakcí“ atd.

Modely chemických reakcí, laboratorní práce, chemická výroba, chemické přístroje (počítačové modely makrosvěta) jsou implementovány v následujících programech: „Chemie pro každého - 2000“, „ChemClass“, ChemLab, IR a NMR Simulator atd. Podobné modely se používají v případech, kdy z nějakého důvodu není možné provádět laboratorní práce v reálných podmínkách a není možnost se reálně seznámit se studovanými technologickými postupy.

Použití výše uvedených softwarových nástrojů v hodinách chemie má následující výhody:

značné množství materiálu pokrývajícího různé části kurzu školní chemie;

viditelnost prezentace materiálu je zlepšena díky barvě, zvuku a pohybu;

přítomnost demonstrací těch chemických pokusů, které jsou nebezpečné pro zdraví dětí (například pokusy s toxickými látkami);

zrychlení tempa lekce o 10-15% v důsledku zvýšené emoční složky;

studenti projevují zájem o předmět a snadno si látku osvojují (zvyšuje se kvalita znalostí studentů).

Některé softwarové produkty však nejsou bez chyb. Například jedna z hlavních nevýhod programu „1C: Tutor“. Chemie“ je nedostatek dialogu mezi studentem a počítačem, když ovládá výukový materiál a provádí výpočty. To učiteli komplikuje a omezuje používání tohoto počítačového produktu ve vzdělávacím procesu ve škole.

Pouze organická spolupráce mezi učitelem informatiky a učitelem chemie pomůže zlepšit proces učení chemie. V hodinách informatiky studenti studují různé informační technologie prezentované v balíku Microsoft Office. Například studenti studující program PowerPoint si mohou sami vytvořit prezentaci (miniučebnici ve formě diapozitivů) na samostatném materiálu z učebnice chemie. A k implementaci možnosti školení, testování a sledování znalostí studentů se používá programovací jazyk Visual Basic for Applications (VBA) zabudovaný do Microsoft Office, který umožňuje umísťovat formuláře a ovládací prvky pro dialog na snímky (interaktivní hlavní šablony).

Velké možnosti osobního rozvoje poskytuje využití internetu ve vzdělávacím procesu středních vzdělávacích institucí. Zkušenosti ukazují, že v podmínkách inovativní vzdělávací instituce, která disponuje odpovídající materiální základnou, otevírá využití technologií internetu/intranetu zásadně nové možnosti pro kognitivní a kreativní seberealizaci všech subjektů vzdělávacího procesu.

Seberozvoj učitelů různých předmětů je usnadněn samostatným ovládáním internetu, využíváním informací na něm zveřejněných, ve výuce i v mimoškolních aktivitách.

Studenti s vysokou úrovní kognitivní aktivity získávají pomocí internetu rozšířený přístup k informacím, které je zajímají. Samostatně vyhledávají zprávy o soutěžích, olympiádách, konferencích, testování atd.

Práce na internetu umožňuje vzdělávací instituci a každému účastníkovi vzdělávacího procesu úspěšně se začlenit do jednotného vzdělávacího prostoru. V současné době je realizován víceoborový projekt dálkového studia „Internetová škola“. Důležitým vzdělávacím aspektem takových síťových aktivit je vědomí odpovědnosti za svou práci, protože výsledek mohou ocenit miliony uživatelů internetu.

Oblíbené v kategorii: