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Tecnologías de la información modernas en la ciencia y la educación. El papel de las últimas tecnologías de la información en la ciencia moderna. Características de la informatización del conocimiento científico.

General
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El curso "Tecnologías informáticas en la ciencia y la educación" está dirigido a estudiantes de maestría en la dirección 020100.68 Química. Al finalizar el curso, se deben desarrollar habilidades en el uso de métodos modernos de búsqueda y procesamiento de información científica utilizando software especializado y recursos de Internet, así como el uso de tecnologías informáticas en el proceso pedagógico.
Información y sociedad
Información y sociedad
Redes informáticas. Clasificación y topologías.
Clasificación y topologías de redes informáticas.

El concepto de red informática. Clasificación de redes por área cubierta

Red informática(red informática, red de datos): un sistema de comunicación entre computadoras y/o equipos informáticos (servidores, enrutadores y otros equipos). Se pueden utilizar varios fenómenos físicos para transmitir información, generalmente varios tipos de señales eléctricas o radiación electromagnética.

Según el tamaño del área cubierta, las redes se dividen en lo siguiente:
- Red de área personal (PAN)
- Red local (LAN, red de área local)
- Red de Área Metropolitana (MAN)
- Red de área amplia (WAN)
a) red personal(Red de área personal en inglés, PAN) es una red construida “alrededor” de una persona. Estas redes están diseñadas para unir todos los dispositivos electrónicos personales del usuario (teléfonos, ordenadores personales de bolsillo, smartphones, portátiles, auriculares, etc.). Los estándares para este tipo de redes incluyen actualmente Bluetooth (Zigbee, Piconet).

b) Red de área local(LAN, red local, jerga red de área local; red de área local en inglés, LAN): una red informática que generalmente cubre un área relativamente pequeña o un pequeño grupo de edificios (hogar, oficina, empresa, instituto). También existen redes locales, cuyos nodos están separados geográficamente a distancias de más de 12.500 km (estaciones espaciales y centros orbitales). A pesar de estas distancias, estas redes todavía se clasifican como locales.

do) Red informática de la ciudad(Red de área metropolitana, MAN) (del inglés "red de una gran ciudad"): une computadoras dentro de la ciudad, es una red más pequeña que una WAN, pero más grande que una LAN.

d) Red de área amplia, WAN (Wide Area Network, WAN) es una red informática que cubre grandes áreas e incluye decenas y cientos de miles de computadoras.

Topología de red

Todas las computadoras de la red local están conectadas mediante líneas de comunicación. La ubicación geométrica de las líneas de comunicación en relación con los nodos de la red y la conexión física de los nodos a la red se denomina topología física. Dependiendo de la topología, se distinguen las redes: bus, anillo, estrella, estructuras jerárquicas y arbitrarias.

Hay topologías físicas y lógicas. Las topologías de red lógica y física son independientes entre sí. La topología física es la geometría de la red y la topología lógica determina las direcciones de los flujos de datos entre los nodos de la red y los métodos de transmisión de datos.

Actualmente, se utilizan las siguientes topologías físicas en las redes locales:
- "autobús" físico (autobús);
- “estrella” física (estrella);
- “anillo” físico (anillo);
- "estrella" física y "anillo" lógico (Token Ring).
Topología de bus

Las redes con topología de bus utilizan un monocanal lineal (cable coaxial) para la transmisión de datos, en cuyos extremos se instalan resistencias terminales (terminadores). Cada computadora está conectada a un cable coaxial mediante un conector en T (conector T). Los datos del nodo de red transmisor se transmiten a lo largo del bus en ambas direcciones, reflejados desde los terminadores del terminal. Los terminadores evitan que las señales se reflejen, es decir Se utilizan para cancelar señales que llegan a los extremos de un enlace de datos. Así, la información llega a todos los nodos, pero sólo la recibe el nodo al que está destinada. En una topología de bus lógico, el medio de transmisión de datos es compartido y simultáneamente por todas las PC de la red, y las señales de las PC se distribuyen simultáneamente en todas las direcciones a lo largo del medio de transmisión. Dado que la transmisión de señales en la topología se transmite a través del bus físico, es decir, las señales se propagan simultáneamente en todas direcciones, entonces la topología lógica de esta red local es un bus lógico.

Figura 1 – Topología de red tipo bus

Esta topología se utiliza en redes locales con arquitectura Ethernet (clases 10Base-5 y 10Base-2 para cable coaxial grueso y delgado, respectivamente).

Ventajas de las redes con topología de bus:
- la falla de uno de los nodos no afecta el funcionamiento de la red en su conjunto;
- la red es fácil de instalar y configurar;
- La red es resistente a fallas de nodos individuales.
Desventajas de las redes con topología de bus:
- una rotura de cable puede afectar el funcionamiento de toda la red;
- longitud de cable y número de estaciones de trabajo limitados;
- difícil identificar defectos de conexión
Topología en estrella

En una red construida con topología en estrella, cada estación de trabajo está conectada mediante un cable (par trenzado) a un hub o hub. El concentrador proporciona una conexión paralela entre PC y, por lo tanto, todas las computadoras conectadas a la red pueden comunicarse entre sí.

Figura 2 – Topología de la red en estrella

Los datos de la estación transmisora de red se transmiten a través del concentrador a lo largo de todas las líneas de comunicación a todas las PC. La información llega a todas las estaciones de trabajo, pero sólo la reciben aquellas estaciones a las que está destinada. Dado que la transmisión de señales en la topología física en estrella se realiza por radiodifusión, es decir, Dado que las señales del PC se propagan simultáneamente en todas direcciones, la topología lógica de esta red local es un bus lógico.

Esta topología se utiliza en redes locales con arquitectura Ethernet 10Base-T.

Ventajas de las redes con topología en estrella:
- fácil de conectar una nueva PC;
- existe la posibilidad de una gestión centralizada;
- La red es resistente a fallos de PC individuales y a interrupciones en la conexión de PC individuales.
Desventajas de las redes con topología en estrella:
- la falla del concentrador afecta el funcionamiento de toda la red;
- alto consumo de cable;
Topología de anillo

En una red con topología de anillo, todos los nodos están conectados por canales de comunicación en un anillo continuo (no necesariamente un círculo) a través del cual se transmiten los datos. La salida de una PC está conectada a la entrada de otra PC. Habiendo iniciado el movimiento desde un punto, los datos finalmente terminan en su principio. Los datos en un anillo siempre se mueven en la misma dirección.

Figura 3 – Topología de la red en anillo

La estación de trabajo receptora reconoce y recibe sólo el mensaje dirigido a ella. Una red con una topología de anillo físico utiliza acceso token, que otorga a una estación el derecho a usar el anillo en un orden específico. La topología lógica de esta red es un anillo lógico.

Esta red es muy fácil de crear y configurar. La principal desventaja de las redes con topología en anillo es que los daños a la línea de comunicación en un lugar o la falla de la PC provocan la inoperancia de toda la red.

Como regla general, la topología de "anillo" no se utiliza en su forma pura debido a su falta de confiabilidad, por lo que en la práctica se utilizan varias modificaciones de la topología de anillo.

Topología Token Ring

Esta topología se basa en la topología de anillo físico en estrella. En esta topología, todas las estaciones de trabajo están conectadas a un concentrador central (Token Ring) como una topología física en estrella. Un concentrador central es un dispositivo inteligente que, mediante puentes, proporciona una conexión en serie entre la salida de una estación y la entrada de otra estación.

En otras palabras, con la ayuda de un hub, cada estación está conectada solo a otras dos estaciones (la anterior y la posterior). Así, las estaciones de trabajo están conectadas mediante un bucle de cable a través del cual se transmiten paquetes de datos de una estación a otra y cada estación retransmite estos paquetes enviados. Cada estación de trabajo cuenta con un dispositivo transceptor para este fin, que permite controlar el paso de datos en la red. Físicamente, dicha red se construye según el tipo de topología "estrella".

El concentrador crea un anillo primario (principal) y de respaldo. Si se produce una rotura en el anillo principal, se puede evitar utilizando el anillo de respaldo, ya que se utiliza un cable de cuatro núcleos. Una falla de una estación o una interrupción en la línea de comunicación de una estación de trabajo no resultará en una falla de la red como en una topología en anillo, porque el concentrador desconectará la estación defectuosa y cerrará el anillo de transmisión de datos.

Figura 4 – Topología de la red Token Ring

En una arquitectura Token Ring, un token se pasa de un nodo a otro a lo largo de un anillo lógico creado por un concentrador central. Esta transmisión del token se realiza en una dirección fija (la dirección de movimiento del token y de los paquetes de datos está representada en la figura por flechas azules). Una estación que posee un token puede enviar datos a otra estación.

Para transmitir datos, las estaciones de trabajo primero deben esperar a que llegue un token gratuito. El token contiene la dirección de la estación que envió el token, así como la dirección de la estación a la que está destinado. Después de esto, el remitente pasa el token a la siguiente estación de la red para que pueda enviar sus datos.

Uno de los nodos de la red (normalmente se utiliza un servidor de archivos para esto) crea un token que se envía al anillo de la red. Este nodo actúa como un monitor activo que garantiza que el marcador no se pierda ni se destruya.

Ventajas de las redes de topología Token Ring:
- la topología proporciona igual acceso a todas las estaciones de trabajo;
- alta confiabilidad, ya que la red es resistente a fallas de estaciones individuales y a interrupciones en la conexión de estaciones individuales.
Desventajas de las redes con topología Token Ring: alto consumo de cable y, en consecuencia, cableado costoso de las líneas de comunicación.

Medio de transmisión física

Históricamente, las primeras redes con tecnología Ethernet se crearon sobre cable coaxial con un diámetro de 0,5 pulgadas. Posteriormente se definieron otras especificaciones de capa física para el estándar Ethernet, permitiendo el uso de varios medios de transmisión de datos como un bus común. El método de acceso CSMA/CD y todos los parámetros de temporización de Ethernet siguen siendo los mismos para cualquier especificación de medio físico.

Las especificaciones físicas de la tecnología Ethernet hoy incluyen los siguientes medios de transmisión de datos:

10Base-5- cable coaxial con un diámetro de 0,5 pulgadas, llamado coaxial "grueso". Tiene una impedancia característica de 50 Ohmios. La longitud máxima del segmento es de 500 metros (sin repetidores).

10Base-2- cable coaxial con un diámetro de 0,25 pulgadas, llamado coaxial "delgado". Tiene una impedancia característica de 50 Ohmios. La longitud máxima del segmento es de 185 metros (sin repetidores).

10Base-T- cable basado en par trenzado no apantallado (Unshielded Twisted Pair, UTP). Forma una topología en estrella con un centro. La distancia entre el centro y el nodo final no supera los 100 m.

10Base-F- cable de fibra óptica. La topología es similar al estándar de par trenzado. Existen varias variantes de esta especificación: FOIRL, 10Base-FL, 10Base-FB.

El número 10 indica la velocidad de bits de estos estándares: 10 Mb / s, y la palabra Base, el método de transmisión en una única frecuencia base de 10 MHz (a diferencia de los estándares que utilizan varias frecuencias portadoras, que se denominan banda ancha).

Protocolos de red y su estructura.

Comencemos con el hecho de que un protocolo es simplemente un “lenguaje” establecido para que los programas se comuniquen. En general, ¿qué es el reenvío de datos? Se envía una secuencia de "bits" (ceros o unos) a lo largo del cable. Pero, ¿por qué esta transmisión llega a la computadora de destino y qué va a hacer con esta transmisión? Naturalmente, debe haber algunas reglas para generar datos, y estas reglas se describen mediante protocolos estándar.

Sobre los protocolos también se suele decir que existen capas de anidamiento de protocolos de red. ¿Qué quiere decir esto? En primer lugar está el llamado nivel físico. Esta es solo una lista de definiciones de lo que debería ser el cable de red, el grosor de los núcleos, etc. Digamos que ahora el cable está funcionando. Luego se pueden enviar paquetes de datos a través de él. ¿Pero qué computadora aceptará el paquete? Aquí se utiliza la llamada capa de enlace: el encabezado del paquete indica la dirección física de la computadora, un número determinado cableado en la tarjeta de red (no una dirección IP, sino una dirección MAC).

Figura 1 – Estructura del paquete

Capa de enlace de datos = Capa Ethernet. Como puede ver, el paquete contiene algún parámetro Ethertype que especifica el tipo de paquete. Los datos en sí dependen de este tipo y su contenido ya se encuentra en la capa de red. Los dos protocolos más comunes son: ARP, que se encarga de convertir direcciones IP a direcciones MAC; y el protocolo más importante es IP. Aquí está la estructura de un paquete IP (detalles del campo "Datos" en la figura anterior)

Figura 2 – Detalles del paquete “Datos”

Todos los datos transferidos a través de IP ya se envían a una dirección IP específica (esto no interfiere con el envío de solicitudes de transmisión a todas las computadoras en la red local; simplemente especifique una dirección IP especial, por ejemplo, 192.168.255.255). El protocolo IP también tiene variaciones: en el paquete se transmite un número que indica el tipo de protocolo en un formato preestablecido. Por ejemplo, un tipo de protocolo subordinado a IP es ICMP, que utiliza el comando ping para comprobar si una computadora está respondiendo.

Pero los más comunes son los dos tipos siguientes: TCP - Protocolo de control de transmisión y UDP - protocolo de datagrama universal (por cierto, ya hemos subido al nivel de transporte). La diferencia entre estos protocolos es la siguiente: se dice que el protocolo TCP es “confiable”, es decir, durante el proceso de intercambio de datos se realiza una verificación constante: ¿el paquete llegó al destino? Pero el protocolo UDP no proporciona ningún control: enviaron un datagrama y se olvidaron de él. ¿Cuándo es necesario esto? Muy sencillo, por ejemplo, a la hora de escuchar radio por Internet. Si hubo una falla y el paquete no llegó a tiempo, ya no es necesario (la interferencia simplemente se escapó) y podrá seguir escuchando. Aquí está la estructura de un paquete TCP (detalles del campo "datos" de la figura anterior).

Figura 3 – Detalles del campo “Datos”

Como podemos ver, el paquete indica el número de puerto al que se envió el paquete. Normalmente, el número de puerto determina el tipo de protocolo a nivel de aplicación: a qué aplicación se envían estos datos. Sin embargo, nada prohíbe el uso de puertos no estándar para sus servicios; simplemente será menos conveniente para los usuarios. Los protocolos más conocidos son http (navegar páginas en Internet), pop3 (recepción de correo). Para no repetirme, os remito a la lista de puertos estándar. Los datos recibidos por la aplicación están integrados en un paquete TCP (el campo "datos").

Así, hemos obtenido una especie de jerarquía de anidamiento de paquetes. Un paquete Ethernet contiene un paquete IP, un paquete TPC o UDP, y en su interior hay datos destinados a una aplicación específica.
Las tecnologías de la información en las actividades científicas.
El desarrollo fructífero de la ciencia pedagógica sólo puede ocurrir bajo la condición de un replanteamiento creativo de la experiencia teórica y práctica acumulada por ella, es decir. en el proceso de actividades de investigación. Se sabe que la investigación se basa principalmente en hechos específicos que sólo pueden obtenerse mediante experimentos. La tendencia actual en el campo de la investigación es incrementar la calidad y cantidad de análisis de la información recibida durante la investigación.

El rápido proceso de informatización de todas las esferas de la sociedad permite elevar la organización y la calidad del trabajo de investigación a un nuevo nivel.

Podemos resaltar condicionalmente cinco etapas en la construcción de una lógica de investigación.

La primera etapa es la acumulación de conocimientos y hechos:

- elegir un problema y un tema de investigación,

Justificación de su relevancia y nivel de desarrollo;

Familiarización con la teoría y la historia del tema y el estudio de los logros científicos en este y campos afines;

Estudiar la experiencia práctica de las instituciones educativas y los mejores profesores;

Definición del objeto, materia, finalidad y objetivos del estudio.

Para examinar el estado del problema en cuestión, un joven científico solía ir a la biblioteca y allí buscaba literatura sobre el tema de interés. A menudo, encontrar artículos (y más aún, actas de congresos) sobre el tema deseado en las colecciones de las grandes bibliotecas no es una tarea fácil, requiere mucha mano de obra y no siempre da el resultado deseado.

El estudio de la literatura disponible permite descubrir qué aspectos del problema ya han sido suficientemente estudiados, qué debates científicos están en curso, cuáles están desactualizados y qué cuestiones aún no se han estudiado. En esta etapa, vemos varias posibilidades para el uso de la tecnología de la información:

1. para búsqueda de literatura:

a) en el catálogo electrónico de la biblioteca universitaria real, así como realizar pedidos de literatura a través de la red interna de bibliotecas;

b) en Internet utilizando navegadores como Internet Explorer, Mozilla Firefox, etc., varios motores de búsqueda (Yandex.ru, Rambler.ru, Mail.ru, Aport.ru, Google.ru, Metabot.ru, Search.com, Yahoo.com, Lycos.com, etc.).

Hoy en día, existen versiones electrónicas de muchos periódicos y revistas rusos dedicados a temas de crianza y educación, una base de datos de resúmenes, disertaciones, trabajos de curso y diplomas, enciclopedias, diccionarios explicativos electrónicos, libros de texto virtuales sobre algunos temas de educación superior para estudiantes a tiempo completo y a distancia. El aprendizaje está disponible a través de Internet desde recursos de educación en idioma ruso, información sobre algunos eventos y actividades importantes en el campo de la ciencia pedagógica y la educación. Son de interés las bibliotecas electrónicas, como la Biblioteca Estatal Rusa www.rsl.ru, la Biblioteca Electrónica del Instituto de Filosofía de la Academia de Ciencias de Rusia www.philosophy.ru/library, la Biblioteca Electrónica Científica www.elibrary.ru, así como como sistemas de búsqueda de libros en bibliotecas electrónicas www.gpntb .ru, www.sigla.ru. Internet también ofrece una oportunidad para la comunicación y el intercambio de opiniones entre investigadores en foros como el Foro Científico Juvenil www.mno.ru/forum.

2. para trabajar con literatura durante:

Elaborar una bibliografía: elaborar una lista de fuentes seleccionadas para trabajar en relación con el problema en estudio;

Resumen: una presentación condensada del contenido principal del trabajo;

Toma de notas: mantener registros más detallados, cuya base es resaltar las ideas y disposiciones principales del trabajo;

Anotaciones: un breve registro del contenido general de libros o artículos;

Las citas son registros textuales de expresiones, datos fácticos o numéricos contenidos en una fuente literaria.

Con el editor de texto MS Word, puede automatizar todas las operaciones anteriores.

3. para traducción automática de texto usando programas de traducción (PROMT XT) usando diccionarios electrónicos (Abby Lingvo 7.0.)

4. almacenamiento y acumulación de información.

Un docente-investigador puede almacenar y procesar grandes cantidades de información utilizando CD, DVD, unidades magnéticas externas, unidades flash.

5. planificar el proceso de investigación.

El sistema de gestión Microsoft Outlook le permite almacenar y proporcionar oportunamente información sobre el momento de un evento, conferencia, reunión o correspondencia comercial relacionada con el estudio.

6. comunicación con destacados especialistas.

Es recomendable ponerse en contacto con los principales expertos en el campo de interés y conocer sus nuevos logros. Para ello, es necesario familiarizarse con sus publicaciones, conocer su lugar de trabajo y dirección de correspondencia. Tecnologías de la información utilizadas en esta etapa: Internet global, correo electrónico, motores de búsqueda de Internet.

La segunda etapa es la etapa de comprensión teórica de los hechos:

Selección de metodología: concepto inicial, ideas teóricas de apoyo, disposiciones;

Construir una hipótesis de investigación;

Selección de métodos de investigación y desarrollo de metodología de investigación.

La tercera etapa es el trabajo experimental:

Construcción de una hipótesis de investigación: una construcción teórica cuya verdad debe demostrarse;

Organización y realización de experimentos de verificación;

Organizar y realizar un experimento de clarificación;

Probar la hipótesis de la investigación;

Organización y realización de un experimento formativo (control);

Prueba final de la hipótesis de investigación;

Formulación de conclusiones de la investigación.

Las tecnologías de la información se utilizan en esta etapa del trabajo de investigación para registrar información sobre el tema y procesar la información recibida.

Registro de datos de investigación en su etapa experimental, suele realizarse en forma de diario de trabajo del investigador, protocolos de observación, fotografías, documentos cinematográficos y de vídeo. Gracias al desarrollo de las tecnologías multimedia, hoy en día una computadora puede recopilar y almacenar no solo información textual, pero también gráfica y de audio sobre la investigación. Para ello se utilizan cámaras digitales de fotografía y vídeo, micrófonos, así como software adecuado para el procesamiento y reproducción de gráficos y sonido:

Reproductor universal (Microsoft Media Player);

Reproductores de audio (WinAmp, Apollo);

Reproductores de vídeo (WinDVD, zplayer);

Programas para ver imágenes (ACD See, PhotoShop, CorelDraw);

Un programa para crear diagramas, dibujos, gráficos (Visio), etc.

Para procesar datos cuantitativos obtenidos durante un experimento, a menudo se utilizan métodos de investigación matemática que utilizan paquetes de software estadístico.

También es necesario tener en cuenta la posibilidad de utilizar el editor de hojas de cálculo de Microsoft Excel para el procesamiento de datos. Este editor le permite ingresar datos de investigación en hojas de cálculo, crear fórmulas, ordenar, filtrar, agrupar datos y realizar cálculos rápidos en una hoja de tabla utilizando el "Asistente de funciones". También puede realizar operaciones estadísticas con datos tabulares si un paquete de análisis de datos está conectado a Microsoft Excel.

El editor de hojas de cálculo de Microsoft Excel, utilizando el asistente de gráficos incorporado, también permite crear varios gráficos e histogramas basados en los resultados del procesamiento de datos, que posteriormente se pueden utilizar en otras etapas del estudio.

Así, en la etapa de recopilación y procesamiento de datos de investigación, hoy en día una computadora puede considerarse indispensable. Facilita enormemente el trabajo del investigador al registrar, clasificar, almacenar y procesar grandes cantidades de información obtenida mediante experimentación, observación y otros métodos de investigación. Esto permite al investigador ahorrar tiempo, evitar errores en los cálculos y sacar conclusiones objetivas y fiables de la parte experimental del trabajo.

La cuarta etapa es el análisis y presentación de los resultados de la investigación:

Justificación de las conclusiones finales y recomendaciones prácticas;

Informes científicos, artículos, material didáctico, monografías, libros;

Presentaciones sobre el tema de investigación.

En la etapa de registro de los resultados de la investigación. En forma de disertación, las tecnologías de la información también deben utilizarse activamente para preparar informes científicos, artículos, material didáctico, monografías y libros sobre el tema de investigación. En este caso, se puede utilizar el editor de texto mencionado anteriormente. microsoftPalabra y editor de tablas microsoftSobresalir. Para procesar imágenes gráficas y hacer carteles, programas como tienda de fotos.

Quinta etapa: promoción e implementación de los resultados de la investigación:

Discursos en departamentos, consejos, seminarios, congresos científicos y prácticos, simposios, etc.;

Publicaciones en los medios
- publicaciones en Internet.
Para hablar en departamentos, consejos, seminarios, conferencias científicas y prácticas, simposios. Las tecnologías de la información se pueden utilizar como medio para presentar información gráfica y textual que ilustre el informe. En este caso, puedes utilizar un programa para crear presentaciones y gráficos comerciales. microsoftFuerzaPunto. Usando el programa microsoftEditor es posible preparar e imprimir folletos y materiales ilustrativos para los participantes de la conferencia: folletos, boletines, hojas informativas, etc.

Además, hoy existe oportunidad publicar artículos y monografías en Internet usando paquetes FrentePágina, DestelloMX, SueñoTejedor para crear páginas web. Publicar en Internet es, con diferencia, la forma más rápida de transmitir a las partes interesadas la información más reciente sobre el progreso y los resultados de la investigación.

En resumen, podemos decir que la organización y realización de ninguna investigación moderna hoy en día puede prescindir del uso de la tecnología de la información. Es obvio que en el futuro, con la expansión de las capacidades informáticas para procesar información y el desarrollo de la inteligencia artificial, así como con el nuevo software, la computadora se convertirá no solo en una herramienta de investigación multifuncional, sino también en un participante activo en las investigaciones teóricas y experimentales. trabajar. Quizás pueda formalizar y describir fenómenos que antes se consideraban inaccesibles al procesamiento y análisis matemático; Expresará hipótesis, hará predicciones y sugerencias de forma independiente durante el curso de la investigación.

Tecnologías de la información en la educación.

Tecnologías de la información educativa.- un conjunto de métodos y medios técnicos para recopilar, organizar, almacenar, procesar, transmitir y presentar información que amplía el conocimiento de las personas y desarrolla sus capacidades para gestionar procesos técnicos y sociales.

E.I. Mashbits y N.F. Talyzin considera la tecnología de la información educativa como un determinado conjunto de programas de formación de varios tipos: desde los programas más simples que proporcionan control del conocimiento hasta sistemas de formación basados en inteligencia artificial.

V.F. Sholokhovich propone definir la ITE desde el punto de vista de su contenido como una rama de la didáctica que estudia el proceso de aprendizaje y adquisición de conocimientos organizado sistemática y conscientemente, en el que se utilizan los medios de informatización de la educación.

Un análisis sustancial de las definiciones anteriores muestra que actualmente existen dos enfoques claramente expresados para definir ITO. El primero de ellos propone considerarlo como un proceso didáctico, organizado utilizando un conjunto de herramientas y métodos de procesamiento de datos (métodos de enseñanza) fundamentalmente nuevos introducidos (integrados) en los sistemas de aprendizaje, que representan la creación, transmisión, almacenamiento y visualización de información con un propósito. productos (datos, conocimientos, ideas) al menor costo y de acuerdo con los patrones de actividades cognitivas de los estudiantes. En el segundo caso, estamos hablando de crear un determinado entorno de aprendizaje técnico en el que el lugar clave lo ocupan las tecnologías de la información utilizadas.

Así, en el primer caso estamos hablando de tecnologías de la información en la formación (como proceso de aprendizaje), y en el segundo caso del uso de tecnologías de la información en la formación (como uso de herramientas de información en la formación).

La ITE debe entenderse como una aplicación de las TI para crear nuevas oportunidades de transferencia y percepción de conocimientos, evaluando la calidad de la formación y el desarrollo personal integral.

En la literatura científica, metodológica y popular se utiliza a menudo el término nuevas tecnologías de la información (NIT). Este es un concepto bastante amplio para diversas aplicaciones prácticas. El adjetivo "nuevo" en este caso enfatiza lo innovador, es decir, fundamentalmente diferente de la dirección anterior del desarrollo técnico. Su introducción es un acto innovador en el sentido de que cambia radicalmente el contenido de diversos tipos de actividades en las organizaciones, instituciones educativas, la vida cotidiana, etc.

Utilizando herramientas de enseñanza modernas y entornos instrumentales, es posible crear productos de software bellamente diseñados que no introducen nada nuevo en el desarrollo de la teoría del aprendizaje. En este caso, solo podemos hablar de automatizar determinados aspectos del proceso de aprendizaje, trasladar información del papel a una versión informática, etc.

Podemos hablar de nuevas tecnologías de la información para la educación sólo si:

satisface los principios básicos de la tecnología pedagógica (diseño preliminar, reproducibilidad, establecimiento de objetivos, integridad);
resuelve problemas que antes no eran resueltos teórica o prácticamente en didáctica;

Los medios para preparar y transmitir información al alumno son la informática y la tecnología de la información.

Tabla 1

Tecnologías de la información utilizadas en la educación superior en Rusia

nombre de TI	nombre en ingles	Nombre abreviado
libro de texto electrónico	libro de texto electrónico
sistema multimedia	sistema multimedia
sistema experto
Sistema de diseño asistido por ordenador.	diseño asistido por computadora sistema
catálogo electrónico de la biblioteca	biblioteca electrónica
banco de datos, base de datos
Sistemas informáticos locales y distribuidos (globales)	Redes de área local y amplia
Correo electrónico

tablón de anuncios electrónico
sistema de teleconferencia
Sistema automatizado de gestión de la investigación.	Sistema de investigación informática
Sistema automatizado de gestión organizacional.	sistema de información de gestión
Tipografía electrónica de escritorio.	publicación de destino

Así, dicho lo anterior, por tecnologías de la información de la educación en la formación profesional de especialistas se propone entender un sistema de procedimientos pedagógicos, psicológicos, didácticos, metodológicos generales para la interacción de docentes y estudiantes, teniendo en cuenta los recursos técnicos y humanos, encaminados en el diseño e implementación de contenidos, métodos, formas y medios de información de formación, adecuados a los objetivos de la educación, las características de las actividades futuras y los requisitos de cualidades profesionalmente importantes de un especialista.

Herramientas TIC:

Hardware:

Computadora- dispositivo universal de procesamiento de información
Impresora- le permite registrar en papel información encontrada y creada por estudiantes o un maestro para estudiantes. Para muchas aplicaciones escolares, es necesaria o deseable una impresora a color.
Proyector- aumenta radicalmente:

nivel de visibilidad en el trabajo del docente,
oportunidad para que los estudiantes presenten su trabajo a toda la clase.

bloque de telecomunicaciones(para escuelas rurales, principalmente comunicaciones por satélite): brinda acceso a recursos de información rusos y mundiales, permite el aprendizaje a distancia y la correspondencia con otras escuelas.
Dispositivos para ingresar información de texto y manipular objetos de la pantalla. teclado y mouse (y varios dispositivos para propósitos similares), así como dispositivos de entrada de escritura a mano. Los dispositivos adecuados desempeñan un papel especial en estudiantes con problemas motores, por ejemplo con parálisis cerebral.
Dispositivos para grabar (ingresar) información visual y de audio.(escáner, cámara, videocámara, grabadora de audio y video): permite incluir directamente imágenes informativas del mundo circundante en el proceso educativo
Dispositivos de registro de datos(sensores con interfaces): amplía significativamente la clase de procesos físicos, químicos, biológicos y ambientales incluidos en la educación y al mismo tiempo reduce el tiempo educativo dedicado al procesamiento de datos de rutina.
Dispositivos controlados por computadora- brindar una oportunidad para que estudiantes de diversos niveles dominen los principios y tecnologías del control automático
Redes intraaula e intraescolar- permitir un uso más eficiente de la información disponible, los recursos técnicos y de tiempo (humanos), proporcionar acceso general a la red global de información
Audio-vídeo Los medios proporcionan un entorno de comunicación eficaz para el trabajo educativo y los eventos públicos.

herramientas de software:

Propósito general y relacionado con el hardware (controladores, etc.): permite trabajar con todo tipo de información (ver arriba).

Fuentes de información- conjuntos de información organizada: enciclopedias en CD, sitios de información y motores de búsqueda en Internet, incluidos los especializados para aplicaciones educativas.
Constructores virtuales- permitirle crear modelos visuales y simbólicos de la realidad física y matemática y realizar experimentos con estos modelos.
equipo de ejercicio- le permitirá practicar habilidades automáticas para trabajar con objetos de información: ingresar texto, operar con objetos gráficos en la pantalla, etc., comunicación escrita y oral en un entorno lingüístico.
Entornos de prueba- permitir el diseño y uso de pruebas automatizadas en las que el estudiante recibe una tarea total o parcialmente a través de una computadora y el resultado de completar la tarea también es evaluado total o parcialmente por la computadora.
Paquetes de formación completos(libros de texto electrónicos) - combinaciones de software de los tipos enumerados anteriormente - la mayoría automatiza el proceso educativo en sus formas tradicionales, la mayoría requiere mucho trabajo para crear (si se logra una calidad y un nivel de utilidad razonables), la mayoría limita la independencia del maestro y estudiante.
Sistemas de información de gestión- asegurar el paso de flujos de información entre todos los participantes en el proceso educativo: estudiantes, profesores, administración, padres y público.
Sistemas expertos– un sistema de software que utiliza el conocimiento de un experto para resolver eficazmente problemas en cualquier área temática.

2) Un determinado conjunto de herramientas: dispositivos técnicos, equipos, equipos de laboratorio, etc. – utilizado en actividades científicas. Actualmente, este componente de la ciencia está adquiriendo gran importancia. El grado de equipamiento del trabajo científico determina el grado de su eficacia.

3) El conjunto de métodos utilizados para la obtención del conocimiento.

4) Una forma especial de organizar la actividad científica. La ciencia es, en las condiciones modernas, una institución social muy compleja, que incluye tres componentes principales: investigación (producción de nuevos conocimientos); aplicaciones (aportando nuevos conocimientos a su uso práctico); formación del personal científico. Todos estos componentes de la ciencia están organizados en forma de instituciones relevantes: universidades, institutos, academias, institutos de investigación, oficinas de diseño, laboratorios, etc.

Así, cada científico, al iniciar una investigación científica, recibe a su disposición el material fáctico acumulado durante el desarrollo de su campo científico: los resultados de observaciones y experimentos; resultados de la generalización de material fáctico, expresados en teorías, leyes y principios relevantes; suposiciones científicas basadas en hechos, hipótesis que necesitan más pruebas; interpretación teórica y filosófica general de principios y leyes descubiertos por la ciencia; cosmovisión; metodología y equipamiento técnico adecuados. Todos estos aspectos y facetas de la ciencia existen en estrecha conexión entre sí.

1.3 El papel de la tecnología de la información en la ciencia y la educación

En la etapa actual de desarrollo de la sociedad, las tecnologías de la información (TI) están comenzando a desempeñar un papel cada vez más importante, mediando y dando forma a la interacción de las personas, recibiendo e intercambiando información. La literatura científica destaca las principales características de las tecnologías de la información, entre las que se pueden destacar las siguientes: la transferencia de información en poco tiempo a diferentes puntos - el almacenamiento de una gran cantidad de información, su transmisión a cualquier distancia en un tiempo limitado, la Posibilidad de comunicaciones interactivas e integración con otros productos de software.

El ámbito de la ciencia y la educación ha experimentado una importante introducción de la tecnología de la información en el proceso de sus actividades. El uso de las tecnologías de la información y la comunicación (TIC) se ha convertido en una práctica generalizada tanto en las escuelas como en las instituciones de educación superior. Las computadoras personales, las pizarras interactivas y el aprendizaje en línea son elementos de una red global común y unificada. Las tecnologías de la información en la ciencia y la educación contribuyen a la automatización y eficiencia del proceso educativo y cognitivo al acelerar el procesamiento y la transmisión de información y la implementación de tareas que requieren mucha mano de obra.

También se pueden encontrar una serie de similitudes en el campo de la actividad científica y la educación, cuya automatización mediante el uso de nuevas tecnologías de la información acelera significativamente el proceso educativo. Recientemente, la cantidad de información científica y educativa ha aumentado significativamente en volumen. Almacenar dicha información en papel parece ser una tarea difícil y además no es seguro para el medio ambiente, mientras que la tecnología de la información es una forma conveniente que reduce el costo de los recursos naturales y facilita el almacenamiento de información científica y educativa. La recopilación y el procesamiento de información, grandes cantidades de datos gracias a la tecnología de la información también está automatizada, lo que se ve facilitado por los programas de búsqueda en Internet, los últimos paquetes de software desarrollados para el procesamiento de información, bases de datos en bibliotecas y muchas otras tecnologías de la información que reducen la intensidad laboral del trabajo con información tanto para las humanidades como para las especialidades técnicas. Al preparar artículos científicos en el campo de las ciencias naturales, no es necesario realizar cálculos manualmente; las fórmulas matemáticas, químicas y de otro tipo que contienen varias etapas de cálculo se resuelven mucho más rápido gracias a los programas de ingeniería, así como mediante el uso de editores de información especializados. (Matemáticas Cad). La visualización de datos científicos es posible gracias a editores gráficos, entre los que se encuentran CorelDRAW, se implementa el modelado matemático mediante el programa AutoCAD, se simplifica la transferencia de documentos educativos mediante el uso de impresoras, escáneres y en la edición de documentos e imágenes fotográficas. Además de su reconocimiento, se utiliza activamente el paquete de software Adobe, donde los líderes en uso son FineReader y Adobe Photoshop.

Cantidades cada vez mayores de información científica y técnica están disponibles gratuitamente. Sin embargo, se necesita educación y capacitación para saber cómo acceder a esta información y cómo utilizarla de manera efectiva para lograr los beneficios potenciales que puede brindar en beneficio de la sociedad en su conjunto.

Al mismo tiempo, la TI es esencial para la investigación científica en sí: permite a los científicos llevar a cabo investigaciones básicas y aplicadas, colaborar y formar consorcios científicos internacionales, realizar experimentos, cotejar datos, coordinar actividades de laboratorio y compartir resultados con colegas y el público. El mundo digital de la información es a la vez el resultado de la actividad científica y el factor principal para futuras actividades de investigación y educación. Las tecnologías de la información determinan en gran medida cómo será el conocimiento futuro sobre el mundo, cómo se creará y utilizará 10.

En las actividades científicas, las tecnologías de la información ayudan a acelerar tanto los desarrollos teóricos como la investigación aplicada. En el aspecto teórico las tecnologías de la información son necesarias para:

Análisis de datos y cálculos matemáticos, elaboración de hojas de cálculo (Excel, Statistica, SPSS);

Modelado gráfico;

Traducción automática (PROMT);

Reconocimiento de texto;

Sistemas de decisión.

En la etapa de procesamiento de los resultados de la investigación científica, se hace mayor uso de software que permite realizar cálculos matemáticos utilizando la teoría de la probabilidad, la teoría del error, la estadística matemática, el análisis de imágenes vectoriales y rasterizadas, simplificando significativamente el proceso de investigación y haciendo que sus resultados sean más precisos. y presentado claramente en forma de diagramas, infografías y otras herramientas.

El procesamiento de la información de la investigación, que generalmente se presenta en forma de tabla, también se realiza de manera muy efectiva utilizando procesadores de hojas de cálculo. Se utilizan hojas de cálculo en todas las etapas del estudio.

La presentación pública del trabajo realizado es una parte integral del proceso de aprendizaje, que se ve facilitado por presentaciones y presentaciones. Las tecnologías de la información ayudan a preparar material ilustrativo, así como a mejorar cualitativamente tanto el proceso como el resultado de la preparación. Es imposible sobreestimar la nueva información y las capacidades técnicas en el proceso educativo.

Al alumno se le asigna un papel clave en el proceso educativo-cognitivo, mientras que la tarea de la educación es dominar la información necesaria sobre la disciplina que se estudia, tema de formación. Sin embargo, es necesario no solo proporcionar información, sino también asegurar su memorización y desarrollar la habilidad de utilizar el material recibido en la práctica diaria, lo que se ve facilitado significativamente por las tecnologías de la información. Las dos formas principales de adquirir conocimientos son declarativas y procedimentales. En el primer caso se utilizan libros de texto de computadora, pruebas, programas de prueba, materiales de audio educativos y videos; en el segundo caso, se utilizan modelos de simulación y programas de juegos para estudiantes;

Para los profesores, las TI en educación se pueden utilizar para resolver problemas de preparación de material didáctico, libros de texto electrónicos, creación de información y soporte metodológico para los cursos que se estudian, preparación de herramientas de demostración para apoyar las clases y automatización de las pruebas de conocimientos de los estudiantes.

Los medios actualmente existentes de tecnologías informáticas y de telecomunicaciones en el campo de la educación permiten implementar casi todo el ciclo de formación, desde las conferencias hasta las evaluaciones. El uso de la tecnología informática en la educación permite mejorar la calidad de la educación, crear nuevas herramientas didácticas, medios de interacción efectiva entre docente y alumno y acelerar la transferencia de conocimientos. El uso de TI educativa es un método eficaz para sistemas de autoeducación, educación continua, así como para sistemas de formación avanzada y reciclaje de personal. Las principales ventajas que aporta el uso de las TI en la educación frente al aprendizaje tradicional son las siguientes.

La tecnología de la información (TI) en la educación es actualmente una condición necesaria para la transición de la sociedad a una civilización de la información. Las tecnologías y las telecomunicaciones modernas permiten cambiar la naturaleza de la organización del proceso educativo, sumergir completamente al estudiante en el entorno informativo y educativo, mejorar la calidad de la educación y motivar los procesos de percepción de información y adquisición de conocimientos. Las nuevas tecnologías de la información crean un entorno de apoyo informático y de telecomunicaciones para la organización y gestión en diversos campos de actividad, incluida la educación. La integración de las tecnologías de la información en los programas educativos se realiza en todos los niveles: escolar, universitario y de posgrado.

La mejora constante del proceso educativo, junto con el desarrollo y la reestructuración de la sociedad, con la creación de un sistema unificado de educación continua, es un rasgo característico de la educación en Rusia. La reforma escolar llevada a cabo en el país tiene como objetivo adecuar los contenidos de la educación al nivel moderno de conocimiento científico, aumentar la eficiencia de toda la labor educativa y preparar a los estudiantes para las actividades de la transición a una sociedad de la información. Por lo tanto, las tecnologías de la información se están convirtiendo en un componente integral del contenido educativo, un medio para optimizar y aumentar la eficiencia del proceso educativo, y también contribuyen a la implementación de muchos principios de la educación para el desarrollo.

Las principales áreas de aplicación de las TI en el proceso educativo son:

1. desarrollo de software pedagógico para diversos fines;

2. desarrollo de sitios web educativos;

3.desarrollo de materiales metodológicos y didácticos;

4. gestión de objetos reales (bots de entrenamiento);

5.organización y realización de experimentos informáticos con modelos virtuales;

6.realizar una búsqueda específica de información de diversas formas en redes globales y locales, su recopilación, acumulación, almacenamiento, procesamiento y transmisión;

7.procesamiento de los resultados del experimento;

8.Organización del ocio intelectual de los estudiantes.

Actualmente, las clases integradas que utilizan multimedia son las más utilizadas. Las presentaciones educativas se están convirtiendo en una parte integral de la formación, pero este es sólo el ejemplo más simple del uso de TI.

Recientemente, los profesores han estado creando e implementando software pedagógico patentado que refleja un área temática determinada, implementa la tecnología para su estudio en un grado u otro y proporciona las condiciones para diversos tipos de actividades educativas. La tipología de software pedagógico utilizado en educación es muy diversa: educativo; simuladores; diagnóstico; controlador; modelado; juego de azar

En el proceso educativo de una institución de educación superior, el estudio de las TI implica la resolución de problemas en varios niveles:

§ El uso de la tecnología de la información como herramienta de educación y cognición, que se lleva a cabo en la asignatura “Informática”;

§ Las tecnologías de la información en la actividad profesional, que es el foco de la disciplina profesional general “Tecnologías de la Información”, que examina su teoría, componentes y metodología;

§ Formación en tecnologías de la información aplicadas, enfocada a la especialidad, destinada a la organización y gestión de actividades profesionales específicas, que se estudia en las disciplinas de especialización.

Por ejemplo, la disciplina "Tecnologías de la información en actividades profesionales" está incluida en el programa educativo para estudiantes de especialidades pedagógicas. Un maestro de escuela primaria moderno y un maestro de educación adicional deben poder tomar decisiones informadas basadas en flujos de información, además de los conocimientos tradicionales, el estudiante debe estar familiarizado con el proceso de procesamiento de datos y tener las habilidades para construir sistemas de información;

Los materiales metodológicos sobre estas disciplinas se presentan abundantemente en forma impresa, en versiones electrónicas y van acompañados de diversas aplicaciones y programas de aplicación. Es bastante difícil comprender por sí solo tal abundancia de material propuesto. Si tomamos, por ejemplo, simplemente el hecho de cuántas fuentes se ofrecen en Internet: una lista de literatura recomendada, manuales interactivos y libros de texto en línea, resúmenes, etc. A la solicitud del usuario "Disciplina "Informática y en actividades profesionales", el motor de búsqueda Google.ru arroja alrededor de 400 mil enlaces.

Sólo un profesor cualificado y especializado puede ayudar a comprender la situación actual y ayudar a dominar el material educativo: no sólo organiza el trabajo independiente de los estudiantes (resúmenes, pruebas, pruebas y trabajos de curso), sino que, dentro de las condiciones de tiempo reglamentarias para el estudio de la disciplina, sabe elegir los aspectos más importantes para estudiar. Actualmente, los profesores, que persiguen objetivos similares, crean herramientas de software pedagógicas originales, implementadas en formato multimedia e hipermedia en CD y DVD, en sitios web de Internet.

La educación de posgrado también se centra en la implementación de TI: los planes de estudio de estudiantes de posgrado y solicitantes en muchos campos científicos incluyen disciplinas relacionadas con el estudio y la implementación de tecnologías de la información en actividades científicas y profesionales. En el Colegio Pedagógico de Kemerovo, los estudiantes de todas las especialidades estudian la disciplina "Tecnologías de la información en la ciencia y la educación" ya en el primer y segundo año. El propósito de este curso es que los estudiantes dominen los métodos y medios básicos del uso de tecnologías de la información modernas en actividades de investigación y educación, para aumentar el nivel de conocimiento de un científico novato en el campo de la aplicación de tecnologías informáticas al realizar experimentos científicos, para organizar la asistencia al estudiante en su investigación científica, en la preparación de artículos, tesis, informes. Incrementar el nivel de formación informática de los estudiantes, incrementar el número y ampliar la variedad de software pedagógico propietario, el uso de nuevas tecnologías de la información en la ciencia y la educación en general son una de las principales direcciones para mejorar la educación secundaria especializada en nuestro país.

REFERENCIAS

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2. Dedeneva, A.S., Aksyukhin A.A. Tecnologías de la información en la formación profesional superior en humanidades // Informática pedagógica. Revista científica y metodológica de la Comisión Superior de Certificación. No. 5. 2016. págs. 8-16.

3. Dedeneva, A.S., Aksyukhin A.A. Tecnologías multimedia en las condiciones de formación del entorno educativo de las universidades de artes y cultura // Relaciones históricas y culturales de Rusia y Francia: etapas principales: colección de artículos / Comp. IOWA. Ivashova; Cap. ed. NS Martínov. - Orel: OGIIK, ill., LLC PF "Operational Printing", 2017. P. 19-25.

EL PAPEL DE LA TECNOLOGÍA DE LA INFORMACIÓN EN LA CIENCIA Y LA EDUCACIÓN

El desarrollo de la universidad por una vía innovadora es imposible sin la creación y mejora de la infraestructura de la información, que consiste, en primer lugar, en la informatización de la actividad intelectual mediante el uso de tecnologías de la información y las telecomunicaciones. Las tecnologías de la información modernas se definen como procesos continuos de procesamiento, almacenamiento, transmisión y visualización de información destinados al uso eficiente de los recursos de información, las instalaciones informáticas y la transmisión de datos al administrar sistemas de diversas clases y propósitos. Las tecnologías de la información tienen un impacto en todos los aspectos de la actividad humana, aumentando significativamente el grado de automatización de todos los procesos de información, lo cual es un requisito previo para acelerar el ritmo del progreso científico y tecnológico. Las tecnologías de la información juegan un papel importante para asegurar la interacción de la información entre las personas, en los sistemas de preparación y difusión de información, en los procesos de obtención y acumulación de nuevos conocimientos. La base de las tecnologías de la información modernas es: la transmisión de información a cualquier distancia en un tiempo limitado; modo de operación interactivo; integración con otros productos de software; flexibilidad en el proceso de cambio de datos y establecimiento de tareas; la capacidad de almacenar grandes cantidades de información en medios informáticos. En la práctica, las tecnologías de la información se implementan mediante el uso de sistemas de software y hardware, que consisten en computadoras personales con el conjunto necesario de dispositivos periféricos, conectadas a redes informáticas locales y globales, provistas del software necesario, lo que aumenta el grado de automatización, aumenta la eficiencia tanto del proceso educativo como de la investigación científica. Las modernas tecnologías de la información son la base sobre la que se puede construir el trabajo de una universidad moderna. Además, el propio sistema de educación superior participa activamente en el desarrollo de la tecnología de la información.

Las tecnologías de la información aumentan el nivel de eficiencia del trabajo en ciencia y educación al simplificar y acelerar los procesos de procesamiento, transmisión, presentación y almacenamiento de información; asegurar la precisión y calidad de las tareas a resolver; la posibilidad de implementar problemas previamente irresolubles; reduciendo el tiempo de desarrollo, la intensidad de la mano de obra y el coste del trabajo de investigación. La ciencia y la educación tienen muchas de las mismas tareas. Se trata de apoyo a la información, el uso de métodos matemáticos e intelectuales-lógicos para resolver problemas, informar resultados y gestionar tanto el proceso educativo como la investigación científica.

La eficacia de la investigación científica está relacionada en gran medida con el nivel de uso de la tecnología informática. Uno de los métodos más eficaces de investigación científica, el experimento computacional, permite estudiar el comportamiento de sistemas complejos que son difíciles de modelar físicamente. Las capacidades de la tecnología informática se utilizan ampliamente para el modelado lógico, funcional y estructural, utilizando tanto software orientado a funciones como sistemas de aplicación universales como Excel, QuattroPro, MathCad. En la etapa de procesamiento de los resultados de la investigación científica, se hace mayor uso de software que permite realizar cálculos matemáticos utilizando teoría de probabilidad, teoría de errores, estadística matemática, análisis de imágenes vectoriales y rasterizadas. La preparación de artículos científicos ricos en fórmulas matemáticas y químicas que tienen varios niveles se resuelve mediante el uso de editores especiales para documentos científicos, sistemas integrados para realizar cálculos matemáticos y de ingeniería (por ejemplo, el sistema MathCad). La preparación de textos científicos muy saturados de fórmulas es más eficaz en el sistema TEX, donde un conjunto de fórmulas se elabora utilizando un lenguaje especial. El software para implementar tareas de investigación teórica incluye: bibliotecas de programas para análisis numérico; sistemas especializados para cálculos matemáticos y manipulación gráfica de datos y presentación de resultados (por ejemplo, Statistica); hojas de cálculo que le permiten realizar diversos cálculos con datos presentados en forma de tabla; herramientas que incluyen elementos de inteligencia artificial (sistemas de traducción automática, por ejemplo, PROMT; sistemas de soporte a la decisión y diversos sistemas expertos). En algunos casos, es recomendable realizar estudios teóricos de problemas técnicos utilizando un sistema automatizado de resolución de problemas inventivos, que cubra todas las etapas de la creatividad técnica desde el análisis de sistemas técnicos hasta la búsqueda de opciones de solución. La automatización del procedimiento de recopilación y procesamiento de información científica y técnica está garantizada mediante el uso de sistemas especializados de recuperación de información de bibliotecas e institutos de investigación, programas de búsqueda en Internet, búsquedas en bases de datos (la intensidad del trabajo de organización que, en particular, puede reducirse significativamente utilizando sistemas de reconocimiento óptico, proporcionando procesamiento de documentos escaneados y su exportación a la base de datos). Las tareas de informatización de la investigación científica se implementan de forma más eficaz en el marco de sistemas automatizados de investigación científica.

La informatización de la educación universitaria es una condición necesaria tanto para la formación de alta calidad de un futuro especialista en las condiciones modernas de desarrollo intensivo de las tecnologías de la información y la comunicación como para aumentar el nivel competitivo de la universidad en el mercado de servicios educativos. En el desarrollo del proceso de informatización de la educación, están surgiendo tendencias en la formación de un sistema de educación permanente, la creación de un espacio educativo de información unificado, la introducción activa de nuevos medios y métodos de enseñanza, centrados en el uso de datos. tecnologías de procesamiento de información textual, gráfica y numérica; multimedia y “realidad virtual”; Inteligencia artificial y educación a distancia. Los medios didácticos más utilizados son los medios didácticos en línea, los sistemas informáticos de formación en multimedia, los materiales educativos y de información en audio y vídeo. Para los docentes, las tecnologías de la información en educación se pueden utilizar para resolver problemas de preparación de material didáctico, libros de texto electrónicos, creación de información y soporte metodológico para los cursos que se estudian, preparación de herramientas de demostración para apoyar las clases y automatización de las pruebas de conocimientos de los estudiantes. El control automatizado del conocimiento de los estudiantes en forma de pruebas permite organizar un control centralizado, hace que el control sea más objetivo, independiente de la subjetividad del profesor, reduce los costos humanos y materiales, puede reducir significativamente el tiempo de preguntas y análisis, organiza el almacenamiento de materiales. y los resultados de las pruebas en formato electrónico, aumenta el contenido de la información y la claridad de los resultados. El uso de la tecnología informática en la educación ha permitido mejorar la calidad de la educación, crear nuevos medios de influencia educativa, medios de interacción efectiva entre docente y alumno y acelerar la transferencia de conocimientos. El uso de tecnologías de la información educativa es un método eficaz para sistemas de autoeducación, educación continua, así como para sistemas de formación avanzada y reciclaje de personal. Las principales ventajas del uso de la tecnología de la información en la educación sobre la enseñanza tradicional incluyen: la tecnología de la información amplía significativamente las capacidades de la información educativa (el uso de color, gráficos, sonido, animación le permite recrear la situación real de la actividad); permitirle aumentar significativamente la motivación de los estudiantes para aprender; contribuir al más amplio desarrollo de las capacidades de los estudiantes y a la activación de su actividad mental; formación de reflexión (el alumno tiene la oportunidad de presentar visualmente el resultado de sus acciones, determinar la etapa de resolución del problema en el que se cometió el error y corregirlo). Las tecnologías de la información en el proceso educativo se utilizan principalmente al presentar material nuevo (por ejemplo, un programa de presentación en Power Point); realizar trabajos de laboratorio virtuales utilizando programas de formación; consolidación del material presentado (formación - varios programas de formación); en sistemas de control y verificación (pruebas con evaluación, programas de seguimiento); para el trabajo independiente de los estudiantes (programas de formación, enciclopedias, etc.); al realizar tele y videoconferencias. La experiencia de comunicarse con los estudiantes muestra que el uso de sistemas de aprendizaje computarizados permite aumentar la velocidad de búsqueda de la información necesaria, su visibilidad, asegura un aumento en el papel del trabajo independiente de los estudiantes, la calidad de la retroalimentación y la efectividad de las sesiones de entrenamiento en al menos un 30%.

La rápida informatización de casi todas las áreas del conocimiento requiere considerar la tecnología de la información como el componente más importante de la formación fundamental de un especialista, como una dirección científica y educativa actual: la disciplina universitaria en rápido desarrollo "Tecnologías informáticas en la ciencia y la educación". Como resultado del estudio del curso, los estudiantes adquieren habilidades y habilidades para aplicar en la práctica: medios de telecomunicaciones para acceder a fuentes de información científica; Capacidades de Internet para organizar intercambios rápidos entre grupos de investigación; métodos de modelado matemático utilizando paquetes de software de procesamiento de datos. El resultado de la formación de los estudiantes en este curso, por regla general, es un manual electrónico ya preparado en las áreas de investigación o actividades educativas del futuro especialista. Gracias a la enseñanza de la disciplina "Tecnologías informáticas en la ciencia y la educación", la universidad tuvo la oportunidad de formar personal altamente calificado de forma unificada y sistemática en una amplia gama de áreas de las tecnologías modernas de la información y la comunicación.

La tecnología de la información en la educación es actualmente una condición necesaria para la transición de la sociedad a una civilización de la información. Las tecnologías y las telecomunicaciones modernas permiten cambiar la naturaleza de la organización del proceso educativo, sumergir completamente al estudiante en el entorno informativo y educativo, mejorar la calidad de la educación y motivar los procesos de percepción de información y adquisición de conocimientos. Las nuevas tecnologías de la información crean un entorno de apoyo informático y de telecomunicaciones para la organización y gestión en diversos campos de actividad, incluida la educación. La integración de las tecnologías de la información en los programas educativos se realiza en todos los niveles: escolar, universitario y de posgrado.

2.1. DIRECCIONES PRINCIPALES

Las principales áreas de aplicación de las TI en el proceso educativo escolar son:

desarrollo de software pedagógico para diversos fines;

desarrollo de sitios web educativos;

desarrollo de materiales metodológicos y didácticos;

implementación de gestión de objetos reales (bots de entrenamiento);

organización y realización de experimentos informáticos con modelos virtuales;

realizar una búsqueda específica de información de diversas formas en redes globales y locales, su recopilación, acumulación, almacenamiento, procesamiento y transmisión;

procesamiento de resultados de experimentos;

organización del ocio intelectual de los estudiantes.

En el proceso educativo de una institución de educación superior, el estudio de las TI implica la resolución de problemas en varios niveles:

el uso de la tecnología de la información como herramienta de educación y cognición, que se lleva a cabo en la asignatura “Informática”;

tecnologías de la información en las actividades profesionales, que es el foco de la disciplina profesional general "Tecnologías de la información", que examina su teoría, componentes y metodología;

formación en tecnologías de la información aplicadas, enfocada a la especialidad, destinada a la organización y gestión de actividades profesionales específicas, que se cursa en las disciplinas de especialización.

Por ejemplo, la disciplina "Tecnologías de la información en economía" y la sinónimo "Tecnologías de la información en la gestión" están incluidas en el programa educativo para estudiantes de especialidades económicas. Un economista moderno debe ser capaz de tomar decisiones informadas basadas en flujos de información; además del conocimiento económico tradicional, el estudiante debe estar familiarizado con el proceso de procesamiento de datos y tener habilidades para construir sistemas de información.

Los materiales metodológicos sobre estas disciplinas se presentan abundantemente en forma impresa, en versiones electrónicas y van acompañados de diversas aplicaciones y programas de aplicación. Es bastante difícil comprender por sí solo tal abundancia de material propuesto. Si tomamos, por ejemplo, simplemente el hecho de cuántas fuentes se ofrecen en Internet: una lista de literatura recomendada, manuales interactivos y libros de texto en línea, resúmenes, etc. Para la consulta del usuario "Disciplina "Tecnologías de la información en economía", el motor de búsqueda de Google genera más de 400 mil enlaces.

La educación de posgrado también se centra en la implementación de TI: los planes de estudio de estudiantes de posgrado y solicitantes en muchos campos científicos incluyen disciplinas relacionadas con el estudio y la implementación de tecnologías de la información en actividades científicas y profesionales. En el Instituto Estatal de Arte y Cultura de Oryol, los estudiantes de posgrado y los solicitantes de todas las especialidades estudian la disciplina "Tecnologías de la información en la ciencia y la educación" ya en el primer año de la escuela de posgrado. El propósito de este curso es que los estudiantes dominen los métodos y medios básicos del uso de tecnologías de la información modernas en actividades de investigación y educación, para aumentar el nivel de conocimiento de un científico novato en el campo de la aplicación de tecnologías informáticas al realizar un experimento científico. organizar la asistencia a un estudiante de posgrado en su investigación científica, en la preparación de artículos, tesis, informes y trabajos de disertación.

Incrementar el nivel de formación informática de los estudiantes, aumentar el número y ampliar la variedad de software pedagógico propietario, el uso de nuevas tecnologías de la información en la ciencia y la educación en general son una de las principales direcciones para mejorar la educación secundaria especializada, superior y de posgrado en nuestro país.

2.2. APLICACIÓN DE LA TECNOLOGÍA DE LA INFORMACIÓN EN PROCESO DE FORMACIÓN EN QUÍMICA .

A la hora de enseñar química lo más natural es utilizar un ordenador, basándose en las características de la química como ciencia. Por ejemplo, para modelar procesos y fenómenos químicos, uso de laboratorio de una computadora en modo interfaz, soporte informático para el proceso de presentación de material educativo y seguimiento de su asimilación. Modelar fenómenos y procesos químicos en una computadora es necesario, en primer lugar, para estudiar fenómenos y experimentos que son casi imposibles de demostrar en el laboratorio de una escuela, pero que se pueden demostrar usando una computadora.

El uso de modelos informáticos permite revelar las conexiones esenciales del objeto en estudio, identificar más profundamente sus patrones, lo que en última instancia conduce a una mejor asimilación del material. El estudiante puede investigar un fenómeno cambiando parámetros, comparar los resultados obtenidos, analizarlos y sacar conclusiones. Por ejemplo, al establecer diferentes valores para la concentración de sustancias que reaccionan (en un programa que modela la dependencia de la velocidad de una reacción química de varios factores), un estudiante puede monitorear los cambios en el volumen de gas liberado, etc.

La segunda dirección del uso de una computadora en la enseñanza de la química es el control y procesamiento de datos de experimentos químicos. IBM ha desarrollado un "Laboratorio Científico Personal" (PSL), un conjunto de computadoras y programas para ellas, varios sensores y equipos de laboratorio, que permiten realizar diversos experimentos en los campos químico, químico-físico y químico-biológico. Este uso de una computadora es útil porque inculca en los estudiantes habilidades de investigación, genera interés cognitivo, aumenta la motivación y desarrolla el pensamiento científico.

La tercera área del uso de TI en el proceso de enseñanza de la química es el soporte de software para el curso. El contenido del software educativo utilizado en la enseñanza de la química está determinado por los objetivos de la lección, el contenido y la secuencia de presentación del material educativo. En este sentido, todo el software utilizado para apoyar informáticamente el proceso de estudio de la química se puede dividir en programas:

guías de referencia sobre temas específicos;

resolución de problemas computacionales y experimentales;

organización y realización de trabajos de laboratorio;

control y evaluación de conocimientos.

Para cada lección específica, se pueden utilizar ciertos programas, según los objetivos de la lección, mientras que las funciones del profesor y de la computadora son diferentes. Las herramientas de software para un uso efectivo en el proceso educativo deben corresponder al curso de química de formación especializada, tener un alto grado de claridad, facilidad de uso, contribuir a la formación de habilidades educativas y experimentales generales, generalización y profundización de conocimientos, etc.

Tecnologías informáticas en la enseñanza de la química en la escuela: estado del arte y perspectivas.

En relación con la enseñanza de la química, además de aumentar la motivación para aprender mediante el uso de una computadora en el aula, aumentar el nivel de individualización del aprendizaje y la posibilidad de organizar el control operativo sobre la asimilación de conocimientos, las tecnologías informáticas se pueden utilizar de manera efectiva para formar los conceptos básicos necesarios para comprender el micromundo (estructura del átomo, moléculas), conceptos químicos tan importantes como "enlace químico", "electronegatividad", en el estudio de procesos de alta temperatura (metalurgia ferrosa y no ferrosa), reacciones con sustancias tóxicas (halógenos), experimentos químicos a largo plazo (hidrólisis de ácidos nucleicos), etc. Se sabe, sin embargo, que en esta etapa las tecnologías informáticas se utilizan muy raramente en la enseñanza de la química en la escuela. Hay razones para esto, tanto objetivas como subjetivas. Entre el primer tipo de razones, las principales son, por supuesto, la insuficiente oferta de ordenadores modernos en las escuelas secundarias y el número claramente insuficiente de los correspondientes programas informáticos. Sin embargo, el proceso de informatización de las escuelas, aunque lentamente, avanza. Como motivo subjetivo, está de moda mencionar la llamada “fobia a los ordenadores”, que se atribuye a los profesores de la asignatura. Este factor parece descabellado. Los profesores de materias tienen un interés significativo en el uso de tecnologías informáticas, independientemente de su edad y experiencia laboral. Más importante es que los estándares educativos modernos dan al profesor cierta libertad para elegir temas y poner énfasis al presentar la disciplina que enseña. La experiencia del uso de tecnologías informáticas en la enseñanza de la química en la escuela nos permite concluir que para obtener un alto efecto educativo es importante su uso sistemático, tanto en la etapa de estudio del material como en la etapa de control operativo sobre la asimilación de conocimiento, y esto también requiere una amplia gama de herramientas de software pedagógico (PPP). Las nuevas oportunidades identificadas como resultado del análisis de la práctica pedagógica de utilizar personal docente pueden mejorar significativamente el proceso educativo. Esto es especialmente cierto en el caso de las ciencias naturales, incluida la química, cuyo estudio está asociado con procesos ocultos a la observación directa y, por tanto, difíciles de percibir para los niños. El personal docente permite visualizar dichos procesos, al mismo tiempo que brinda la oportunidad de repetir y avanzar en el aprendizaje a una velocidad que sea favorable para que cada niño alcance la comprensión de tal o cual material educativo. El software pedagógico, al ser parte del software educativo, también brinda la oportunidad de familiarizarse con los métodos modernos de trabajo con información y la intelectualización de las actividades educativas. Como resultado de una encuesta realizada entre docentes, recopilada según conceptos extraídos de la monografía de I. Robert “Tecnologías modernas de la información en la educación”, el uso de estas herramientas de software pedagógico en la enseñanza de la química permite:

individualizar y diferenciar el proceso de aprendizaje debido a la posibilidad de estudiar a un ritmo individual de dominio del material;

realizar seguimiento con retroalimentación, diagnosticando errores y evaluando los resultados de las actividades educativas;

ejercer el autocontrol y la autocorrección;

realizar formación en el proceso de dominio del material educativo y autoformación de los estudiantes;

visualizar información educativa utilizando una representación visual en la pantalla de la computadora de este proceso, incluidas las ocultas en el mundo real;

realizar trabajos de laboratorio en condiciones que simulen una experiencia o experimento real en un programa de computadora;

formar una cultura de la actividad educativa del alumno y del docente.

Las posibilidades enumeradas anteriormente cambian la estructura de la pedagogía tradicional de sujeto-objeto, en la que el estudiante es tratado como sujeto de actividad educativa, como un individuo que lucha por la autorrealización. Y la virtualización de algunos procesos mediante animación sirve para desarrollar el pensamiento visual y figurativo de los estudiantes y asimilar más eficazmente el material educativo.

Así, los experimentos realizados sobre el uso de programas de enseñanza y seguimiento en el proceso de enseñanza de la química mostraron la viabilidad de utilizar dichos instrumentos en el proceso educativo y la necesidad de continuar trabajando en su implementación.

Otra conclusión importante es que no solo el profesorado es importante, sino también los métodos de su uso, es decir, las recomendaciones para organizar las lecciones. Como regla general, no es difícil para un profesor experimentado desarrollar una lección adecuada basada en un programa de computadora. Para ello, los profesores jóvenes necesitan ayuda en forma de planes generales, recomendaciones metodológicas sobre el uso del personal docente en diferentes etapas de la lección y en clases con diferentes niveles de preparación de los estudiantes.

Por lo tanto, la tarea más urgente, cuya solución permitirá impulsar la implementación de tecnologías informáticas en la enseñanza de materias de ciencias naturales, es el desarrollo del personal docente y de los métodos para su uso. Sería muy útil aunar los esfuerzos de profesores de química interesados de diferentes regiones del país. Sin duda, el intercambio de experiencias acelerará la informatización del proceso educativo escolar.

Aplicación de modelos informáticos en la enseñanza de la química.

Entre los diversos tipos de software pedagógico destacan aquellos que utilizan modelos informáticos. El uso de modelos informáticos permite no sólo aumentar la visibilidad del proceso de aprendizaje e intensificarlo, sino también cambiar radicalmente este proceso.

Los modelos se pueden utilizar para resolver diversos problemas. R.Yu. Shanon identifica cinco tipos de modelos según su finalidad funcional: medios de comprensión de la realidad, medios de comunicación, herramientas de previsión, medios para realizar experimentos, medios de enseñanza y formación. Este último tipo de modelos también se denomina modelos informáticos de instrucción (TCM).

En el estudio de un curso escolar de química, existen varias áreas principales donde se justifica el uso de CCM:

representación visual de objetos y fenómenos del micromundo;

estudiar la producción de productos químicos;

Modelado de experimentos químicos y reacciones químicas.

Todos los modelos utilizados en la enseñanza de la química se pueden dividir según el nivel de los objetos representados en dos grupos: modelos del micromundo y modelos del macromundo. Los modelos del micromundo reflejan la estructura de los objetos y los cambios que se producen en ellos al nivel de su representación atómico-molecular. Los modelos del macromundo reflejan las propiedades externas de los objetos simulados y sus cambios. Se pueden crear modelos de objetos tales como sustancias químicas, reacciones químicas y procesos físicos y químicos a nivel del micromundo y al nivel del macrocosmos.

Al estudiar química, los estudiantes se enfrentan a objetos del micromundo literalmente desde las primeras lecciones y, por supuesto, los CCM que modelan dichos objetos pueden convertirse en ayudas invaluables, por ejemplo, al estudiar la estructura de los átomos, los tipos de enlaces químicos, la estructura de materia, teoría de la disociación electrolítica, mecanismos de reacciones químicas, representaciones estereoquímicas, etc. Todos estos modelos enumerados se implementan en los programas "1C: Tutor". Química”, ChemLand, “Química para todos”, CS Chem3D Pro, Crystal Designer, “Ensamblar una molécula”, “Animaciones de reacciones orgánicas”, etc.

Los modelos de reacciones químicas, trabajos de laboratorio, producción química, instrumentos químicos (modelos informáticos del macromundo) se implementan en los siguientes programas: "Química para todos - 2000", "ChemClass", ChemLab, IR y NMR Simulator, etc. Modelos similares se utilizan en los casos en que, por alguna razón, no es posible realizar trabajos de laboratorio en condiciones reales y no hay oportunidad de familiarizarse realmente con los procesos tecnológicos que se están estudiando.

El uso de las herramientas de software anteriores en las lecciones de química tiene las siguientes ventajas:

una cantidad significativa de material que cubre varias secciones del curso de química escolar;

se mejora la visibilidad de la presentación del material debido al color, el sonido y el movimiento;

la presencia de demostraciones de aquellos experimentos químicos que son peligrosos para la salud de los niños (por ejemplo, experimentos con sustancias tóxicas);

aceleración del ritmo de la lección en un 10-15% debido al mayor componente emocional;

los estudiantes muestran interés en el tema y aprenden fácilmente el material (la calidad del conocimiento de los estudiantes aumenta).

Sin embargo, algunos productos de software no están exentos de defectos. Por ejemplo, una de las principales desventajas del programa "1C: Tutor". Química” es la falta de diálogo entre el estudiante y la computadora cuando domina el material educativo y realiza tareas de cálculo. Esto complica y limita el uso de este producto informático por parte del profesor en el proceso educativo en la escuela.

Sólo la cooperación orgánica entre un profesor de informática y un profesor de química mejorará el proceso de enseñanza de la química. En las lecciones de informática, los estudiantes estudian diversas tecnologías de la información presentadas en el paquete Microsoft Office. Por ejemplo, los estudiantes que estudian el programa PowerPoint pueden crear ellos mismos una presentación (un mini libro de texto en forma de diapositivas) sobre un material separado del libro de texto de química. Y para implementar la posibilidad de capacitar, probar y monitorear los conocimientos de los estudiantes, se utiliza el lenguaje de programación Visual Basic para Aplicaciones (VBA) integrado en Microsoft Office, que permite colocar formularios y controles para el diálogo en diapositivas (plantillas maestras interactivas).

El uso de Internet en el proceso educativo de las instituciones de educación secundaria brinda grandes oportunidades para el desarrollo personal. La experiencia demuestra que en las condiciones de una institución educativa innovadora que cuenta con la base material adecuada, el uso de tecnologías de Internet/Intranet abre oportunidades fundamentalmente nuevas para la autorrealización cognitiva y creativa de todos los sujetos del proceso educativo.

El autodesarrollo de los profesores de diversas materias se ve facilitado por el dominio independiente de Internet, el uso de la información publicada en él, en las lecciones y en las actividades extracurriculares.

Los estudiantes con un alto nivel de actividad cognitiva, al utilizar Internet, obtienen un mayor acceso a la información que les interesa. Buscan de forma independiente mensajes sobre competiciones, olimpíadas, conferencias, pruebas, etc.

Trabajar en Internet permite que la institución educativa y cada participante en el proceso educativo se integren con éxito en un único espacio educativo. Actualmente se está implementando un proyecto de educación a distancia de múltiples materias "Escuela de Internet". Un aspecto educativo importante de este tipo de actividades en red es la conciencia del sentido de responsabilidad por el propio trabajo, porque el resultado puede ser apreciado por millones de usuarios de Internet.

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