Academic literature on the topic 'Забезпечення навчальних лабораторій'

У статті розкрито можливості використання інформаційно-комп’ютерних технологій для запровадження дистанційних форм навчання. Визначено об’єктивну необхідність впровадження дистанційних технологій навчання для забезпечення підготовки вітчизняними закладами вищої освіти спеціалістів, які б відповідали вимогам сучасного інформаційного суспільства. Презентовано ідеї створення сприятливого середовища для здобувачів освіти, що поєднують трудову і навчальну діяльність чи мають особливі освітні потреби. Окреслено переваги використання інноваційних електронних методик та ефективність їх використання для дистанційного спілкування викладачів із студентами, формування студентських груп для спільного виконання завдань та проведення наукових досліджень. Охарактеризовано специфіку та можливості для використання окремих мультимедійних технологій Інтернету для подачі лекційного матеріалу, передачі завдань студентам, формування електронних бібліотек, навчально-методичних мультимедіа-матеріалів, віртуальних лабораторій і практикумів, груп за інтересами, спільного виконання практичних завдань та обміну інформацією. Обґрунтовано можливість використання мультимедійних Інтернет-технологій та електронних засобів зв’язку для розв’язання навчальних завдань викладачі закладів вищої освіти із застосуванням інтерактивних форм навчання: кейс-технологій; круглих столів, дебатів, ділових ігор, тренінгів, відео конференцій, «мозкового штурму», фокус-груп, рольових ігор; групових дискусій, методу проектів. Узагальнено можливості використання інформаційних комп’ютерних технологій для організації дистанційного навчання в межах України, залучення до начального процесу вітчизняних закладів освіти студентів з інших країн, а також проведення за допомогою Інтернет ресурсів спільних наукових конференцій, симпозіумів та обміну актуальною інформацією.

У статті представлено результати дослідження соціально-педагогічного та технологічного аспектів розвитку відкритої освіти у вищих навчальних закладах України та Великої Британії. Встановлено, що в результаті інформатизації суспільства постають нові вимоги до навчання майбутніх фахівців. Вирішення вимог полягає у створенні вдосконаленого відкритого (комп’ютерно-орієтованого) середовища навчальних закладів, лабораторій, бібліотек; оновленням методичного забезпечення, педагогічних технологій та змісту дистанційного й електронного навчання на основі використання ІКТ; запровадженням нових форм і методів організації освітнього процесу; упровадженням відкритих навчальних систем; використанням методики формування інформаційно-комунікаційних компетентностей науково-педагогічних працівників, методики оцінювання якості відкритих електронних систем та вільного доступу до відкритих освітніх ресурсів; а також у дослідженні стану, тенденцій і моніторингу розвитку відкритої освіти. Представлено основні технології, що застосовуються у відкритій освіті, а саме: а) кейс-технологія, яка є близьким аналогом технологій заочного навчання; б) TV-технологія; в) мережна технологія. Наведено найбільш детальну в українській науці класифікацію технологій відкритої освіти: 1) науково-освітні інформаційні мережі; 2) технології підтримки віртуального навчання (зокрема, web 2.0 та ін.); 3) всесвітня мережа «Партнерство в навчанні» (Partners in Learning Network); 4) технології електронного проєктування педагогічних систем; 5) технології мережного е-дистанційного навчання; 6) електронні бібліотеки; 7) технології комунікацій близької зони, зокрема, мобільні електронні технології і спеціальні засоби; 8) електронні технології управління проєктами. Доведено, що головними перевагами відкритої освіти є доступність, гнучкість, паралельність, модульність, економічність, інтернаціональність та координованість, які надають можливість кожній людини отримувати освіту. Використання елементів відкритої освіти забезпечує не тільки доступ до цифрового контенту, а й сприяє вдосконаленню системи управління освітою та контролю її якості. Ключові слова: відкрита освіта, соціально-педагогічний та технологічний аспекти, інноваційні технології, інформаційно-комунікаційні компетентності, індивідуалізація навчання, навчальні ресурси.

У статті розглядається можливості використання спеціалізованих програм (віртуальні лабораторії та тренажери, програмне забезпечення для моделювання природних процесів) та загального (мови програмування та бібліотеки, таблиці, CAS) у шкільних дослідженнях. Таке програмне забезпечення, як віртуальні лабораторії, програмне забезпечення для моделювання природних процесів, мови програмування й бібліотеки в шкільних дослідженнях, можна використовувати для моделювання явищ, яких неможливо вивчити в шкільній лабораторії (наприклад, для моделювання радіоактивного розпаду або для демонстрації станів релятивістської механіки). Також віртуальні лабораторії в шкільній практиці зазвичай використовуються в тих випадках, коли учні не можуть виконати експеримент у реальних лабораторіях. Наприклад, це зручно для дистанційного навчання. Використання мов програмування та бібліотек у навчальних фізичних дослідженнях вимагає як дослідницьких компетенцій студентів, так і компетенцій програмування. Ось чому використання цього програмного забезпечення на уроках фізики навряд чи можна рекомендувати. Однак мови програмування та бібліотеки можуть стати потужним інструментом формування й розвитку дослідницьких компетентностей студентів з фізики у позакласній навчальній діяльності. Впровадження електронної таблиці та CAS у шкільних фізичних дослідженнях є найпростішим і має свої переваги.

Світовий процес розвитку інформаційного суспільства, вітчизняні соціально-економічні процеси, спрямовані на вступ України до європейського та світового товариства, призводять до безумовної необхідності розвитку дистанційної освіти.Ґрунтовні кроки, що їх зробила Україна в цьому напрямку, знайшли відображення у чисельних нормативних документах: Національній програмі «Освіта. Україна ХХІ сторіччя», Законах України «Про Національну програму інформатизації», «Про вищу освіту», Концепції розвитку дистанційної освіти в Україні, Програмі розвитку системи дистанційного навчання на 2004-2006 роки, Положенні про дистанційне навчання тощо.Але разом з тим як в площині теоретичного обґрунтування, так і практичного втілення ідей дистанційної освіти існують серйозні проблеми.Вже у 2000 р. на державному рівні відзначалося, що сучасний стан розвитку дистанційного навчання не надає змоги українцям задовольняти освітньо-інформаційні потреби через телекомунікаційні мережі, що всі навчальні заклади, які самостійно впроваджують технології дистанційного навчання, наштовхуються на реальні труднощі, тому нагальною є потреба цільового фінансування, координації спільних дій державних органів та навчальних закладів, державного нормативно-правового забезпечення цього процесу [1]. Саме тоді була зроблена серйозна спроба практичної організації процесу – задеклароване створення цілісної системи дистанційної освіти в Україні та конкретних органів для її розвитку – Ради з питань моніторингу розвитку дистанційної освіти при Кабінеті Міністрів України, Координаційної Ради Міністерства освіти і науки України, державного, регіональних, базових, локальних центрів дистанційної освіти, науково-методичних комісій за напрямками діяльності системи. Етапи розвитку такої системи дистанційної освіти передбачали до 2004 р. повномасштабне впровадження дистанційної освіти як рівноцінної форми навчання, а також інтеграцію системи України у світову.Але у вересні 2003 р. у Програмі розвитку системи дистанційного навчання на 2004-2006 роки знов виникають ті ж самі завдання – створення проектів стандартів на технології дистанційного навчання, банку атестованих дистанційних курсів, пропозицій щодо захисту інтелектуальної власності в системі дистанційного навчання, методик створення і використання дистанційних курсів у навчальному процесі тощо із строком виконання – 2004-2006 рр. [2], що безумовно доводить відсутність роботи, у тому числі методичної, стосовно впровадження дистанційної освіти на державному рівні.Більш того, у 2004 р. з’являється новий документ – Положення про дистанційне навчання [3], де знов таки декларується організація процесу дистанційного навчання без жодного пояснення практичного втілення цих ідей. Так, жодних матеріалів стосовно механізму аутентифікації учасників процесу дистанційного навчання під час дистанційного складання іспитів, заліків, захисту проектів, кадрового забезпечення (наявності методистів, надання додаткового часу для розробки дистанційних курсів та їх систематичного оновлення), щодо механізму організації спілкування викладачів та студентів у рамках дистанційної освіти не надано.Жодний вітчизняний пакет програмного забезпечення для організації дистанційного навчання не розповсюджений у державних масштабах, а приклади іноземних, зокрема, російських, програм, що апробуються в окремих вищих закладах, не враховують сучасний етап розвитку української освіти та навантаження викладачів, що з 1 вересня 2006 р. впроваджують засади кредитно-модульної системи організації навчального процесу.Болюче питання захисту інтелектуальної власності розробників дистанційних курсів знов таки юридично не вирішене.Державне фінансування розробки курсів, створення спеціалізованих лабораторій, стажування викладачів практично відсутні.Критерії, засоби, системи контролю якості дистанційного навчання, єдині вимоги до навчальних планів і програм, методики розробки, апробації та впровадження дистанційних курсів, науково-методичні основи функціонування банку атестованих дистанційних курсів до цього часу не розроблені чи, принаймні, не оприлюднені.Можна констатувати дуже сумний висновок – держава не допомагає навчальним закладам розповсюджувати систему дистанційної освіти, кинувши їх у цій важливій справі напризволяще. Цю хибну практику треба негайно ламати, бо характерні риси дистанційної освіти, такі як гнучкість, велика аудиторія та соціальна рівність слухачів, економічність, якість та інші, є ознаками цивілізованого навчального процесу толерантного суспільства.

У зв’язку із загальною інформатизацією освіти і швидким розвитком цифрових засобів обробки інформації назріла необхідність впровадження в лабораторні практикуми вищих та середніх навчальних закладів цифрових засобів збору, обробки та оформлення експериментальних результатів, в тому числі під час виконання лабораторних робот з основ електротехнічних пристроїв та систем. При цьому надмірне захоплення віртуальними лабораторними роботами на основі комп’ютерного моделювання в порівнянні з реальним (натурним) експериментом може призводити до втрати особової орієнтації в технології освіти і відсутності надалі у випускників навчальних закладів ряду практичних навичок.У той же час світові компанії, що спеціалізуються в учбово-технічних засобах, переходять на випуск учбового устаткування, що узгоджується з комп’ютерною технікою: аналого-цифрових перетворювачів і датчиків фізико-хімічних величин, учбових приладів керованих цифро-аналоговими пристроями, автоматизованих учбово-експеримен­тальних комплексів, учбових експериментальних установок дистанційного доступу.У зв’язку із цим в області реального експерименту відбувається поступовий розвиток інформаційних джерел складної структури, до яких, у тому числі, відносяться комп’ютерні лабораторії, що останнім часом оформлюються у новий засіб реалізації учбового натурного експерименту – цифрові електронні лабораторії (ЦЕЛ).Відомі цифрові лабораторії для шкільних курсів фізики, хімії та біології (найбільш розповсюджені компаній Vernier Software & Technology, USA та Fourier Systems Inc., Israel) можуть бути використані у ВНЗ України, але вони мають обмежений набір датчиків, необхідність періодичного ручного калібрування, використовують застарілий та чутливий до електромагнітних завад аналоговий інтерфейс та спрощене програмне забезпечення, що не дозволяє проводити статистичну обробку результатів експерименту та з урахуванням низької розрядності аналого-цифрових перетворювачів не може використовуватись для проведення науково-дослідних робіт у вищих навчальних закладах, що є однією із складових підготовки висококваліфікованих спеціалістів, особливо в університетах, які мають статус дослідницьких.Із вітчизняних аналогів відомі окремі компоненти цифрових лабораторій, що випускаються ТОВ «фірма «ІТМ» м. Харків. Вони поступаються продукції компаній Vernier Software & Technology, USA та Fourier Systems Inc. та мають близькі цінові характеристики на окремі компоненти. Тому необхідність розробки вітчизняної цифрової навчальної лабораторії є нагальною, проблематика досліджень та предмет розробки актуальні.Метою проекту є створення сучасної вітчизняної цифрової електронної лабораторії та відпрацювання рекомендацій по використанню у викладанні на її основі базового переліку науково-природничих та біомедичних дисциплін у ВНЗ I-IV рівнів акредитації при значному зменшенні витрат на закупку приладів, комп’ютерної техніки та навчального-методичного забезпечення. В роботі використані попередні дослідження НДІ Прикладної електроніки НТУУ «КПІ» в галузі МЕМС-технологій (micro-electro-mechanical) при створенні датчиків фізичних величин, виконано огляд технічних та методичних рішень, на яких базуються існуючі навчальні цифрові лабораторії та датчики, розроблені схемотехнічні рішення датчиків фізичних величин, проведено конструювання МЕМС – первинних перетворювачів, та пристроїв реєстрації інформації. Розроблені прикладні програми інтерфейсу пристроїв збору інформації та вбудованих мікроконтролерів датчиків. Сформульовані вихідні дані для розробки бездротового інтерфейсу датчиків та програмного забезпечення цифрової лабораторії.Таким чином, у даній роботі пропонується нова вітчизняна цифрова електронна лабораторія, що складається з конструкторської документації та дослідних зразків обладнання, програмного забезпечення та розробленого єдиного підходу до складання навчальних методик для цифрових лабораторій, проведення лабораторних практикумів з метою економії коштів під час створення нових лабораторних робіт із реєстрацією даних, обробки результатів вимірювань та оформленням результатів експерименту за допомогою комп’ютерної техніки.Цифрова електронна лабораторія складається із таких складових частин: набірного поля (НП); комплектів модулів (М) із стандартизованим вихідним інтерфейсом, з яких складається лабораторний макет для досліджування об’єкту (це – набір електронних елементів: резисторів, ємностей, котушок індуктивності, цифро-аналогових та аналого-цифрових перетворювачів (ЦАП та АЦП відповідно)) та різноманітних датчиків фізичних величин; комп’ютерів студента (планшетного комп’ютера або спеціалізованого комп’ютера) з інтерфейсами для датчиків; багатовходових пристроїв збору даних та їх перетворення у вигляд, узгоджений з інтерфейсом комп’ютера (реєстратор інформації або Data Logger); комп’ютер викладача (або серверний комп’ютер із спеціалізованим програмним забезпеченням); пристрої зворотного зв’язку (актюатори), що керуються комп’ютером; трансивери для бездротового прийому та передачі інформації з НП.Таким чином, з’являється новий клас бездротових мереж малої дальності. Ці мережі мають ряд особливостей. Пристрої, що входять в ці мережі, мають невеликі розміри і живляться в основному від батарей. Ці мережі є Ad-Hoc мережами – високоспеціалізованими мережами з динамічною зміною кількісного складу мережі. У зв’язку з цим виникають завдання створення та функціонування даних мереж – організація додавання і видалення пристроїв, аутентифікація пристроїв, ефективна маршрутизація, безпека даних, що передаються, «живучість» мережі, продовження часу автономної роботи кінцевих пристроїв.Протокол ZigBee визначає характер роботи мережі датчиків. Пристрої утворюють ієрархічну мережу, яка може містити координатор, маршрутизатори і кінцеві пристрої. Коренем мережі являється координатор ZigBee. Маршрутизатори можуть враховувати ієрархію, можлива також оптимізація інформаційних потоків. Координатор ZigBee визначає мережу і встановлює для неї оптимальні параметри. Маршрутизатори ZigBee підключаються до мережі або через координатор ZigBee, або через інші маршрутизатори, які вже входять у мережу. Кінцеві пристрої можуть з’єднуватися з довільним маршрутизатором ZigBee або координатором ZigBee. По замовчуванню трафік повідомлень розповсюджується по вітках ієрархії. Якщо маршрутизатори мають відповідні можливості, вони можуть визначати оптимізовані маршрути до визначеної точки і зберігати їх для подальшого використання в таблицях маршрутизації.В основі будь-якого елементу для мережі ZigBee лежить трансивер. Активно розробляються різного роду трансивери та мікроконтролери, в які потім завантажується ряд керуючих програм (стек протоколів ZigBee). Так як розробки ведуться багатьма компаніями, то розглянемо та порівняємо новинки трансиверів тільки кількох виробників: СС2530 (Texas Instruments), AT86RF212 (Atmel), MRF24J40 (Microchip).Texas Instruments випускає широкий асортимент трансиверів. Основні з них: CC2480, СС2420, CC2430, CC2431, CC2520, CC2591. Всі вони відрізняються за характеристиками та якісними показниками. Новинка від TI – мікросхема СС2530, що підтримує стандарт IEEE 802.15.4, призначена для організації мереж стандарту ZigBee Pro, а також засобів дистанційного керування на базі ZigBee RF4CE і обладнання стандарту Smart Energy. ІС СС2530 об’єднує в одному кристалі РЧ-трансивер і мікроконтролер, ядро якого сумісне зі стандартним ядром 8051 і відрізняється від нього поліпшеною швидкодією. ІС випускається в чотирьох виконаннях CC2530F32/64/128/256, що розрізняються обсягом флеш-пам’яті – 32/64/128/256 Кбайт, відповідно. В усьому іншому всі ІС ідентичні: вони поставляються в мініатюрному RoHS-сумісному корпусі QFN40 розмірами 6×6 мм і мають однакові робочі характеристики. СС2530 являє собою істотно покращений варіант мікросхеми СС2430. З точки зору технічних параметрів і функціональних можливостей мікросхема СС2530 перевершує або не поступається CC2430. Однак через підвищену вихідну потужність (4,5 дБм) незначно виріс струм споживання (з 27 до 34 мА) при передачі. Крім того, ці мікросхеми мають різні корпуси і кількість виводів (рис. 1). Рис. 1. Трансивери СС2530, СС2430 та СС2520 фірми Texas Instruments AT86RF212 – малопотужний і низьковольтний РЧ-трансивер діапазону 800/900 МГц, який спеціально розроблений для недорогих IEEE 802.15.4 ZigBee-сумісних пристроїв, а також для ISM-пристроїв з підвищеними швидкостями передачі даних. Працюючи в діапазонах частот менше 1 ГГц, він підтримує передачу даних на малих швидкостях (20 і 40 Кбіт/с) за стандартом IEEE 802.15.4-2003, а також має опціональну можливість передачі на підвищених швидкостях (100 і 250 Кбіт/с) при використанні модуляції O-QPSK у відповідності зі стандартом IEEE 802.15.4-2006. Більше того, при використанні спеціальних високошвидкісних режимів, можлива передача на швидкості до 1000 Кбіт/с. AT86RF212 можна вважати функціональним блоком, який з’єднує антену з інтерфейсом SPI. Всі критичні для РЧ тракту компоненти, за винятком антени, кварцового резонатора і блокувальних конденсаторів, інтегровані в ІС. Для поліпшення загальносистемної енергоефективності та розвантаження керуючого мікроконтролера в ІС інтегровані прискорювачі мережевих протоколів (MAC) і AES- шифрування.Компанія Microchip Technology виробляє 8-, 16- і 32- розрядні мікроконтролери та цифрові сигнальні контролери, а також аналогові мікросхеми і мікросхеми Flash-пам’яті. На даний момент фірма випускає передавачі, приймачі та трансивери для реалізації рішень для IEEE 802.15.4/ZigBee, IEEE 802.11/Wi-Fi, а також субгігагерцового ISM-діапазону. Наявність у «портфелі» компанії PIC-мікроконтролерів, аналогових мікросхем і мікросхем пам’яті дозволяє їй запропонувати клієнтам комплексні рішення для бездротових рішень. MRF24J40 – однокристальний приймач, що відповідає стандарту IEEE 802.15.4 для бездротових рішень ISM-діапазону 2,405–2,48 ГГц. Цей трансивер містить фізичний (PHY) і MAC-функціонал. Разом з мікроспоживаючими PIC-мікроконтролерами і готовими стеками MiWi і ZigBee трансивер дозволяє реалізувати як прості (на базі стека MiWi), так і складніші (сертифіковані для роботи в мережах ZigBee) персональні бездротові мережі (Wireless Personal Area Network, WPAN) для портативних пристроїв з батарейним живленням. Наявність MAC-рівня допомагає зменшити навантаження на керуючий мікроконтролер і дозволяє використовувати недорогі 8-розрядні мікроконтролери для побудови радіомереж.Ряд компаній випускає завершені модулі ZigBee (рис. 2). Це невеликі плати (2÷5 кв.см.), на яких встановлено чіп трансивера, керуючий мікроконтролер і необхідні дискретні елементи. У керуючий мікроконтролер, у залежності від бажання і можливості виробника закладається або повний стек протоколів ZigBee, або інша програма, що реалізує можливість простого зв’язку між однотипними модулями. В останньому випадку модулі іменуються ZigBee-готовими (ZigBee-ready) або ZigBee-сумісними (ZigBee compliant).Всі модулі дуже прості в застосуванні – вони містять широко поширені інтерфейси (UART, SPI) і управляються за допомогою невеликого набору нескладних команд. Застосовуючи такі модулі, розробник позбавлений від роботи з високочастотними компонентами, так як на платі присутній ВЧ трансивер, вся необхідна «обв’язка» і антена. Модулі містять цифрові й аналогові входи, інтерфейс RS-232 і, в деяких випадках, вільну пам’ять для прикладного програмного забезпечення. Рис. 2. Модуль ZigBee із трансивером MRF24J40 компанії Microchip Для прикладу, компанія Jennic випускає лінійку ZigBee-сумісних радіомодулів, побудованих на низькоспоживаючому бездротовому мікроконтролері JN5121. Застосування радіомодуля значно полегшує процес розробки ZigBee-мережі, звільняючи розробника від необхідності конструювання високочастотної частини виробу. Використовуючи готовий радіомодуль, розробник отримує доступ до всіх аналогових і цифрових портів вводу-виводу чіпу JN5121, таймерам, послідовного порту і інших послідовних інтерфейсів. У серію входять модулі з керамічної антеною або SMA-коннектором з дальністю зв’язку до 200 метрів. Розмір модуля 18×30 мм. Версія модуля з підсилювачем потужності і підсилювачем вхідного сигналу має розмір 18×40 мм і забезпечує дальність зв’язку більше 1 км. Кожен модуль поставляється з вбудованим стеком протоколу рівня 802.15.4 MAC або ZigBee-стеком.За висновками експертів з аналізу ринку сьогодні одним з найперспективніших є ринок мікросистемних технологій, що сягнув 40 млрд. доларів станом на 2006 рік зі значними показниками росту. Самі мікросистемні технології (МСТ) почали розвиватися ще з середини ХХ ст. і, отримуючи щоразу нові поштовхи з боку нових винаходів, чергових удосконалень технологій, нових галузей науки та техніки, динамічно розвиваються і дедалі ширше застосовуються у широкому спектрі промислової продукції у всьому світі.Прилад МЕМС є об’єднанням електричних та механічних елементів в одну систему дуже мініатюрних розмірів (значення розмірів механічних елементів найчастіше лежать у мікронному діапазоні), і достатньо часто такий прилад містить мікрокомп’ютерну схему керування для здійснення запрограмованих дій у системі та обміну інформацією з іншими приладами та системами.Навіть з побіжного аналізу структури МЕМС зрозуміло, що сумарний технологічний процес є дуже складним і тривалим. Так, залежно від складності пристрою технологічний процес його виготовлення, навіть із застосуванням сучасних технологій, може тривати від кількох днів до кількох десятків днів. Попри саме виготовлення, доволі тривалими є перевірка та відбраковування. Часто виготовляється відразу партія однотипних пристроїв, причому вихід якісної продукції часто не перевищує 2 %.Для виготовлення сучасних МЕМС використовується широка гама матеріалів: різноманітні метали у чистому вигляді та у сплавах, неметали, мінеральні сполуки та органічні матеріали. Звичайно, намагаються використовувати якомога меншу кількість різнорідних матеріалів, щоби покращити технологічність МЕМС та знизити собівартість продукції. Тому розширення спектра матеріалів прийнятне лише за наявності специфічних вимог до елементів пристрою.Спектр наявних типів сенсорів в арсеналі конструктора значно ширший та різноманітніший, що зумовлено багатоплановим застосуванням МЕМС. Переважно використовуються ємнісні, п’єзоелектричні, тензорезистивні, терморезистивні, фотоелектричні сенсори, сенсори на ефекті Холла тощо. Розроблені авторами в НДІ Прикладної електроніки МЕМС-датчики, їх характеристики, маса та розміри наведені у табл. 1.Таблиця 1 №з/пМЕМС-датчикиТипи датчиківДіапазони вимірюваньГабарити, маса1.Відносного тиску, тензорезистивніДВТ-060ДВТ-1160,01–300 МПа∅3,5–36 мм,5–130 г2.Абсолютного тиску,тензорезистивніДАТ-0220,01–60 МПа∅16 мм,20–50 г3.Абсолютного тиску, ємнісніДАТЄ-0090,05–1 МПа5×5 мм4.Лінійного прискорення,тензорезистивніДЛП-077±(500–100 000) м/с224×24×8 мм,100 г5.Лінійного прискорення,ємнісніАЛЄ-049АЛЄ-050±(5,6–1200) м/с235×35×22 мм, 75 г6.Кутової швидкості,ємнісніДКШ-011100–1000 °/с

В умовах реформування сучасної освіти, модернізації освітніх стандартів постає проблема підготовки кваліфікованих наукових та виробничих кадрів, що є основною рушійною силою розвитку економіки та соціальних відносин, каталізатором суспільних процесів у науковій, освітній та виробничій сферах. Особливо складним та важливим завданням є виховання здатної до продуктивної діяльності особистості, формування фахових та освітніх компетентностей, що забезпечували б їй можливість вирішувати особисті та професійні задачі в умовах інформаційного суспільства, що характеризується інтенсивним розвитком високих технологій.Сучасні електронні засоби освітнього призначення, мультимедійні та дистанційні технології постають невід’ємною складовою навчання більшості предметів шкільного циклу, багатьох сфер вищої освіти. Використання засобів ІКТ збагачує та розширює можливості навчання, що призводить до поняття електронного навчання [4; 5]. Трактування цього поняття має різні тлумачення, крім того, із розвитком технологій суттєво трансформується його об’єм і зміст. Наприклад, згідно електронної енциклопедії освіти (Education encyclopedia), це поняття «охоплює всі форми навчання та викладання, що відбуваються за електронної підтримки, є процедурними по своїй суті і спрямовані на формування знань із врахуванням індивідуального досвіду, практики і знань того, хто вчиться. Інформаційні і комунікаційні системи, мережеві чи ні, постають як специфічні засоби для забезпечення процесу навчання» [5].Сучасна тенденція полягає у значному розмаїтті і складності систем електронного навчання. Це дає більше можливостей для інтеграції, концентрації і вибору ресурсів та систем. Використання новітніх засобів та сервісів сприяє досягненню якісно нового рівня якості освітніх послуг, створюючи потенціал для індивідуалізації процесу навчання, формування індивідуальної траєкторії розвитку тим, хто вчиться, добору і використання підходящих технологічних засобів. Необхідною умовою в цьому відношенні є відповідність засобів ІКТ низці вимог до підтримки та управління ресурсами, проектування інтерфейсу, ергономіки та інших.Як визначити, які засоби та технології найбільш продуктивні для підтримки навчальної діяльності, для досягнення необхідного рівня якості освіти та формування компетентностей учнів? Відповідь на це питання залежить від змісту електронного навчання, від того, які застосовуються методи і способи оцінки систем електронного навчання, а також від вибору та використання технологій їх реалізації.Метою статті є визначення тенденцій розвитку систем е-навчання в сучасній освіті та виявлення вимог до перспективних шляхів використання інформаційно-технологічних платформ їх реалізації.Загалом, визначальною рисою електронного навчання є використання інформаційно-комунікаційних ресурсів та технологій як засобів навчання [4; 5]. Сучасний стан розвитку інформаційно освітнього середовища характеризується підвищенням якості інформаційних ресурсів наукового та навчального призначення, впровадженням інтегральних платформ доступу до цих ресурсів як для освітніх установ, так і для індивідуальних користувачів. Це потребує забезпечення умов для створення та поширення якісного програмного забезпечення – електронних книг, бібліотек, освітніх порталів, ресурсів інформаційно-комунікаційних мереж, дистанційних освітніх сервісів.Засоби інформаційно-комунікаційних технологій постають інструментами реалізації систем відкритого та дистанційного навчання. В цьому контексті виникають нові потреби і виклики, нові професійні та навчальні цілі, пов’язані з сучасним станом розвитку інформаційного суспільства. Інноваційні освітні технології мають задовольняти певним системним педагогічним та інформаційно-технологічним вимогам, що продиктовані рівнем науково-технічного прогресу та максимально відповідати принципам відкритої освіти серед основних з яких мобільність учнів і вчителів, рівний доступ до освітніх систем, формування структури та реалізації освітніх послуг [1].Серед основних цілей, що постають перед освітою із розвитком інформаційного суспільства, зазначають формування в учнів системи компетентностей ХХІ сторіччя. На думку Т. Бітмана, який узагальнив деякі дослідження, більшість авторів виокремлюють серед них такі компоненти, як технологічні навички, серед яких: інформаційна грамотність; знайомство з інформаційно-комунікаційними носіями; знайомство з засобами інфомаційно-комунікаційних технологій; соціальні навички, такі як: загальнокультурна грамотність; гнучкість та адаптивність; навички мислення та набування знання високого рівня; комунікативність та здатність до співпраці [2]. Цей автор відмічає такі тенденції у розвитку сучасного суспільства, як все більш високий рівень взаємозв’язку та швидкості перебігу суспільних процесів та різке зростання обсягів доступної інформації, до якої можуть залучатися широкі верстви суспільстваРозвиток нових технологій характеризується низкою показників, що стосуються різних аспектів реалізації систем електронного навчання. Ці показники тісно пов’язані із потребою формування в учнів освітніх компетентностей в контексті сучасних вимог відкритості, мобільності, гнучкості навчання та розвитку пізнавальних та особистісних якостей учня.Однією з проблем у сфері реалізації електронного навчання є забезпечення його доступності. Цей показник стосується наявності та організації доступу до необхідних систем навчання, розширення участі, що на наш час розглядаються в двох аспектах. Поняття «доступу до е-навчання» трактується, по-перше, як зміст і обсяг послуг, наявних у певний час. По-друге, як комплекс майнових, соціальних, класових, статевих, вікових, етнічних чинників, фізичних чи розумових здібностей та інших чинників, що впливають на реалізацію е-навчання і мають бути враховані при його проектуванні [4].Поряд з цим, серед суттєвих причин, які перешкоджають ширшому впровадженню і використанню систем електронного навчання, є такі, як наявність достатньої кількості комп’ютерів, програмного забезпечення і необхідних сервісів, доступу до Інтернет, включаючи широкосмуговий доступ, швидкість з’єднання тощо. Розгляд цих питань суттєво залежить від вибору платформи реалізації електронного навчання, на базі якої організується добір і використання різноманітних типів ресурсів, їх систематизація та оптимізація використання.Варто також звернути увагу на доступність важливої інформації, чи є зручні можливості пошуку і вибору необхідного навчального матеріалу. Цей чинник також є критичним при залученні у процес навчання необхідних ресурсів на електронних носіях.Існує ще один вимір доступу до е-навчання, що стосується обмежень у часі і просторі. Це протиріччя вирішується певною мірою за рахунок використання мобільних технологій і розподіленого навчання, які є перспективним напрямом розвитку систем відкритої освіти.Наступний показник стосується якості освітніх послуг, що надаються за допомогою систем е-навчання. Якість електронного навчання і її оцінювання мають багато рівнів таких, як: зміст освіти, рівень підготовки методичних та навчальних матеріалів; персонал і кваліфікація викладачів; стан матеріально-технічного забезпечення; управління навчальним процесом; рівень знань та компетентностей учнів та інших.Предметом численних досліджень є питання оцінки результатів навчання за допомогою комп’ютера. Технологія оцінювання стосується багатьох аспектів середовища навчання. Серед труднощів, які виникають при реалізації електронного оцінювання є такі, як ризик відмови обладнання, висока вартість потужних серверів з великою кількістю клієнтів, необхідність опанування технології оцінювання студентами та викладачами та інші [4].Якість навчальних матеріалів потребує врахування також вимог до обслуговування, управління, проектування інтерфейсу, ергономіки, гігієни та інших. Ці питання не втрачають актуальності у зв’язку з швидким оновленням комп’ютерної техніки. Розробка та впровадження навчальних матеріалів та ресурсів на електронних носіях суттєво взаємообумовлена використанням ефективних методів оцінки їх якості.Окремий комплекс проблем пов’язаний з розробкою вимог і стандартів для освітнього програмного забезпечення. Зокрема, це стосується визначення психолого-педагогічних, дидактичних параметрів оцінки якості освітніх ресурсів. Багато авторів (С. Санс-Сантамарія, Дж. А. Ва­діле, Дж. Гутьєррес Серрано, Н. Фрізен та інші [6]) погоджуються на думці, що хоча стандарти у галузі електронного навчання були розроблені з метою визначення шляхів і способів використання у педагогічній діяльності навчальних об’єктів, реалізованих засобами ІКТ, це скоріше сприяло подальшому пошуку в цьому напрямку, ніж було остаточним рішенням. Існуючі педагогічні характеристики об’єктів орієнтовані здебільшого на можливість спільного використання різних одиниць контенту окремими системи управління е-навчанням. Це не відображає в достатній мірі педагогічні підходи, що стоять за навчальними об’єктами.Загалом із розвитком електронного навчання зростають вимоги до якості освітніх послуг, яка, як свідчать дослідження, суттєво залежить від технологій оцінювання електронних ресурсів та матеріалів та від технологій їх створення та надання користувачеві. В той же час, застосування інтегральних підходів до організації використання та постачання ресурсів та сервісів сприяє удосконаленню і уніфікації підсистем їх розробки та апробації, пошуку та відбору кращих зразків програмного забезпечення, що також може бути передумовою підвищення якості освітніх послуг.Ще один показник, пов’язаний з реалізацією систем е-навчання, характеризує ступінь адаптивності. Цей чинник передбачає застосування досить спеціалізованих та диференційованих систем навчального призначення, що ґрунтуються на моделюванні індивідуальних траєкторій учня чи студента, його рівня знань [3]. У зв’язку з цим, поширення набувають адаптивні технології е-навчання, що враховують особливості індивідуального прогресу учня. Адаптивність передбачає налаштування, координацію процесу навчання відповідно до рівня підготовки, підбір темпу навчання, діагностику досягнутого рівня засвоєння матеріалу, розширення спектру можливостей навчання, придатність для більшого контингенту користувачів.Побудова адаптивної моделі студента, що враховувала б особистісні характеристики, такі як рівень знань, індивідуальні дані, поточні результати навчання, і розробка технологій відстеження його навчальної траєкторії є досить складною математичною і методичною проблемою [3; 4]. Побудова комп’ютерної програми в даному випадку передбачає деякі форми формалізованого подання сукупності знань в предметній області, що вивчається. Розвиток даного типу систем, здебільшого з елементами штучного інтелекту, є досить трудомістким. Зростання ступеню адаптивності є однією з тенденцій розвитку систем електронного навчання, що відбувається за рахунок удосконалення технологій подання, зберігання і добору необхідних засобів. Різноманітні навчальні матеріали, ресурси і сервіси можуть бути надані за потребою користувача, та дають можливість динамічної адаптації до досягнутого рівня знань, компетентності та освітніх уподобань того, хто вчиться.Наступний показник стосується інтеграції та цілісності систем електронного навчання, і тісно пов’язаний із стандартизацією технологій і ресурсів в управлінні системами е-навчання. Ці проблеми виникають у зв’язку з формуванням відкритого середовища навчання, що забезпечує гнучкий доступ до освітніх ресурсів, вибір та зміну темпу навчання, його змісту, часових та просторових меж в залежності від потреб користувачів [1]. Існує тенденція до координації та уніфікації стандартів навчальних матеріалів, розроблених різними організаціями зі стандартизації, такими як IEEE, IMS, ISO / IEC JTC1 SC36 й інші, а також гармонізації національних стандартів з міжнародними. У зв’язку з цим, наукові основи оцінювання інформаційних технологій та способів їх добору і застосування потребують подальшого розвитку.Наступний показник пов’язаний з повномасштабною інтерактивністю засобів ІКТ навчального призначення. Справді, сучасні технології спрямовані на підтримування різних типів діяльності вчителя у віртуальному комп’ютерному класі. Це стосується таких форм навчання, як формування груп, спільнот, що навчаються і взаємодіють віртуально в режимі он-лайн. Щоб організовувати навчальну діяльність в таких спільнотах, використовуються функції, що забезпечують колективний доступ до навчального контенту для групи користувачів, можливість для вчителя проглядати всі комп’ютери у групі, концентрувати увагу учнів за рахунок пауз і повідомлень, підключати або відключати учасників навчального процесу, поширювати файли або посилання серед цільової групи учнів, надсилати повідомлення конкретним учням. Учні також можуть звертатися до учителя за рахунок надання запитань, коментарів, виступів тощо [7]. Організація навчання у віртуальному класі потребує застосування апаратно-програмних засобів доставки навчального контенту, що також суттєво залежить від добору відповідних технологій.Наступний показник стосується безпеки освітнього середовища і передбачає аналіз ризиків та переваг використання комп’ютерних технологій у навчанні. При створенні систем електронного навчання мають враховуватись чинники збереження здоров’я, розвитку інтелектуального потенціалу учня.З огляду на визначені тенденції розвитку та використання систем е-навчання у сучасному освітньому процесі виникає потреба у певній інформаційно-технологічній платформі, яка могла б підтримувати нові форми навчання у відповідності сучасним вимогам доступності, гнучкості, мобільності, індивідуалізації та відкритості освіти [1].Продуктивним видається підхід, за якого проблеми розвитку е-навчання вирішувалися б через призму нових технологій, що надали б підходящу основу для дослідження цих систем, їх розробки і використання. Зокрема, перспективним є використання технології хмарних обчислень, за якої електронні ресурси і об’єкти стають доступні користувачеві в якості веб-сервісу [7].За визначенням Національного Інституту Стандартів і Технологій США (NIST), під хмарними обчисленнями (Cloud Computing) розуміють модель зручного мережного доступу до загального фонду обчислювальних ресурсів (наприклад, мереж, серверів, файлів даних, програмного забезпечення та послуг), які можуть бути швидко надані при умові мінімальних управлінських зусиль та взаємодії з постачальником.Переваги хмарних обчислень у сфері освіти можна охарактеризувати наступними чинниками:- спрощення процесів встановлення, підтримки та ліцензійного обслуговування програмного забезпечення, яке може бути замовлено як Інтернет-сервіс;- гнучкість у використанні різних типів програмного забезпечення, що може порівнюватись, обиратись, досліджуватись, завдяки тому, що його не потрібно кожний раз купляти і встановлювати;- можливість багатоканального поповнення колекцій навчальних ресурсів та організація множинного доступу;- універсалізація процесів розподіленого навчання, завдяки віртуалізації засобів розробки проектів, наприклад, командою програмістів, які всі мають доступ до певного середовища і програмного коду, приладів або лабораторій, інших засобів;- здешевлення обладнання завдяки можливості динамічного нарощування ресурсів апаратного забезпечення, таких як обсяг пам’яті, швидкодія, пропускна здатність тощо;- спрощення організації процесів громіздких обрахунків та підтримування великих масивів даних завдяки тому, що для цього можуть бути використані спеціальні хмарні додатки;- мобільність навчання завдяки використанню хмарних сервісів комунікації, таких як електронна пошта, IP-телефонія, чат, а також надання дискового простору для обміну та зберігання файлів, що уможливлює спілкування та організацію спільної діяльності.Таким чином, впровадження технології хмарних обчислень є перспективним напрямом розвитку систем електронного навчання, що сприятиме реалізації таких засобів і систем, які задовольнятимуть сучасним вимогам до рівня доступності, якості, адаптивності, інтеграції та повномасштабної інтерактивності.

У статті наведено обґрунтування положень, що становлять нормативну базу забезпечення дистанційної форми навчання бакалаврів-учителів математики в університеті; розкрито функції відділу дистанційної освіти, навчально-методичної лабораторії дистанційного навчання й експертної комісії, сутність інформаційних ресурсів і банку веб-ресурсів; охарактеризовано кадрове, навчально-методичне та матеріально-технічне забезпечення дистанційного навчання; наведено посадові інструкції системного адміністратора, методиста відділу дистанційної освіти, техніка відділу дистанційної освіти; описано види занять за дистанційною формою навчання й особливості функціонування персональних навчальних веб-ресурсів викладачів.

Співробітниками кафедри фізики спільно з лабораторією дистанційного навчання ХАІ розроблений підручник за фахом «Фізика».У розробці використовувався комплекс MENTOR.Програмний комплекс MENTOR використовується як інформаційно-програмне середовище дистанційного навчання та призначений для управління навчальним процесом, навчально-методичного забезпечення та контролю знань, а також забезпечення зворотного зв'язку зі студентами заочного факультету, які навчаються на віддалених навчально-консультаційних пунктах університету «ХАІ».

Будь-яка, навіть найефективніша, логічно обґрунтована і корисна інновація (чи то теорія геліоцентризму Коперника або «походження видів» Дарвіна), якщо вона суперечить існуючій на даний момент догмі, приречена на ірраціональний скепсис, тривале і навмисне замовчування, обумовлене специфікою суспільних процесів і включеність людської психіки в ці процеси.Томас Семюел Кун Існуюча система освіти перестала влаштовувати практично всі держави світу і піддається активному реформуванню в наші дні. Перспективним напрямом використання в навчальному процесі є нова інформаційна технологія, яка дістала назву хмарні обчислення (Cloud computing). Концепція хмарних обчислень стала результатом еволюційного розвитку інформаційних технологій за останні десятиліття.Без сумніву, результати досліджень російських вчених: А. П. Єршова, В. П. Зінченка, М. М. Моісєєва, В. М. Монахова, В. С. Лєдньова, М. П. Лапчика та ін.; українських вчених В. Ю. Бикова, В. М. Глушкова, М. І. Жалдака, В. С. Михалевича, Ю. І. Машбиця та ін.; учених Білорусії Ю. О. Бикадорова, А. Т. Кузнєцова, І. О. Новик, А. І. Павловського та ін.; учених інших країн суттєво вплинули на становлення та розвиток сучасних інформаційних технологій навчання [1], [2], але в організації освітнього процесу виникають нові парадигми, наприклад, хмарні обчислення. За оцінками аналітиків Гартнер груп (Gartner Group) хмарні обчислення вважаються найбільш перспективною стратегічною технологією майбутнього, прогнозується міграція більшої частини інформаційних технологій в хмари на протязі найближчих 5–7 років [17].Згідно з офіційним визначенням Національного інституту стандартів і технологій США (NIST), хмарні обчислення – це система надання користувачеві повсюдного і зручного мережевого доступу до загального пулу інформаційних ресурсів (мереж, серверів, систем зберігання даних, додатків і сервісів), які можуть бути швидко надані та гнучко налаштовані на його потреби з мінімальними управлінськими зусиллями і необхідністю взаємодії з провайдером послуг (сервіс-провайдером) [18].У США в університетах функціонують віртуальні обчислювальні лабораторії (VCL, virtual computing lab), які створюються в хмарах для обслуговування навчального та дослідницьких процесів. В Південній Кореї запущена програма заміни паперових підручників для середньої школи на електронні, які зберігаються в хмарі і доступні з будь-якого пристрою, який може бути під’єднаний до Інтернету. В Росії з 2008 року при Російській академії наук функціонує програма «Університетський кластер», в якій задіяно 70 університетів та дослідних інститутів [3], в якій передбачається використання хмарних технологій та створення web-орієнтованих лабораторій (хабів) в конкретних предметних галузях для надання принципово нових можливостей передавання різноманітних інформаційних матеріалів: лекцій, семінарів, лабораторних робіт і т. п. Є досвід певних російських вузів з використання цих технологій, зокрема в Московському економіко-статистичному інституті вся інфраструктура переводиться на хмарні технології, а в навчальних програмах включені дисципліни з навчання технологій.На сьогодні в Україні теж почалося створення національної освітньої інформаційної мережі на основі концепції хмарних обчислень в рамках національного проекту «Відкритий світ», який планується здійснити протягом 2010-2014 рр. Відповідно до наказу Міністерства освіти та науки України від 23.02.2010 р. №139 «Про дистанційне моніторингове дослідження рівня сформованості у випускників загальноосвітніх навчальних закладів навичок використання інформаційно-комунікаційних технологій у практичній діяльності» у 2010 році було вперше проведено дистанційне моніторингове дослідження з метою отримання об’єктивних відомостей про стан інформатичної освіти та розроблення стратегії її подальшого розвитку. Для цих цілей було обрано портал (приклад гібридної хмари), створений на основі платформи Microsoft Azure [4].Як показує зарубіжний досвід [8], [11], [12], [14], [15], вирішити названі проблеми можна шляхом впровадження в навчальний процес хмарних обчислень. У вищих навчальних закладах України розроблена «Програма інформатизації і комп’ютеризації навчального процесу» [1, 166]. Але, проаналізувавши стан впровадження у ВНЗ хмарних технологій, можна зробити однозначний висновок про недостатню висвітленість цього питання в літературних та Інтернет-джерелах [1], [7].Переважна більшість навчальних закладів лише починає впроваджувати хмарні технології в навчальний процес та включати відповідні дисципліни для їх вивчення. Аналіз педагогічних праць виявив недостатнє дослідження питання використання хмарних обчислень у навчальному процесі. Цілком очевидно, що інтеграція хмарних сервісів в освіту сьогодні є актуальним предметом для досліджень.Для навчальних закладів все більшого значення набуває інформаційне наповнення та функціональність систем управління віртуальним навчальним середовищем (VLE, virtual learning environment). Не існує чіткого визначення VLE-систем, та й в самих системах в міру їх заглиблення в Інтернет постійно удосконалюються наявні і з’являються нові інструменти (блоги, wiki-ресурси). VLE-системи критикують в основному за слабкі можливості генерації та зберігання створюваного користувачами контенту і низький рівень інтеграції з соціальними мережами.Існує кілька полярних підходів до способів надання освіти за допомогою сучасних інформаційно-комунікаційних технологій та інформаційних ресурсів. З одного боку – навчальні заклади з віртуальним навчальним середовищем VLE, а з іншого – персональне навчальне середовище, створене з Web 2.0 сайтів та кероване учнями. Але варто звернути увагу на нову модель, що може зруйнувати обидва наявні підходи. Сервіси «Google Apps для навчальних закладів» та «Microsoft Live@edu» включають в себе широкий набір інструментів, які можна налаштувати згідно потреб користувача. Описувані системи розміщуються в так званій «обчислювальній хмарі» або просто «хмарі».Хмара – це не просто новий модний термін, що застосовується для опису Інтернет-технологій віддаленого зберігання даних. Обчислювальна хмара – це мережа, що складається з численної кількості серверів, розподілених в дата-центрах усього світу, де зберігаються безліч копій. За допомогою такої масштабної розподіленої системи здійснюється швидке опрацювання пошукових запитів, а система є надзвичайно відмовостійка. Система побудована так, що після закінчення тривалого періоду при потребі можна провести заміну окремих серверів без зниження загальної продуктивності системи. Google, Microsoft, Amazon, IBM, HP і NEC та інші, мають високошвидкісні розподілені комп’ютерні мережі та забезпечують загальнодоступність інформаційних ресурсів.Хмара може означати як програмне забезпечення, так і інфраструктуру. Незалежно від того, є сервіс програмним чи апаратним, необхідно мати критерій, для допомоги визначення, чи є даний сервіс хмарним. Його можна сформулювати так: «Якщо для доступу до інформаційних матеріалів за допомогою даного сервісу можна зайти в будь-яку бібліотеку чи Інтернет-клуб, скористатися будь-яким комп’ютером, при цьому не ставлячи ніяких особливих вимог до операційної системи та браузера, тоді даний сервіс є хмарним».Виділимо три умови, за якими визначатимемо, чи є сервіс хмарним.Сервіс доступний через Web-браузер або за допомогою спеціального інтерфейсу прикладної програми для доступу до Web-сервісів;Для користування сервісом не потрібно жодних матеріальних затрат;В разі використання додаткового програмного забезпечення оплачується тільки той час, протягом якого використовувалось програмне забезпечення.Отже, хмара – це великий пул легко використовуваних і доступних віртуалізованих інформаційних ресурсів (обладнання, платформи розробки та/або сервіси). Ці ресурси можуть бути динамічно реконфігуровані для обслуговування мінливого навантаження (масштабованості), що дозволяє також оптимізувати використання ресурсів. Такий пул експлуатується на основі принципу «плати лише за те, чим користуєшся». При цьому гарантії надаються постачальником послуг і визначаються в кожному конкретному випадку угодами про рівень обслуговування.Існує три основних категорії сервісів хмарних обчислень [10]:1. Комп’ютерні ресурси на зразок Amazon Elastic Compute Cloud, використання яких надає організаціям можливість запускати власні Linux-сервери на віртуальних комп’ютерах і масштабувати навантаження гранично швидко.2. Створені розробниками програми для пропрієтарних архітектур. Прикладом таких засобів розробки є мова програмування Python для Google Apps Engine. Він безкоштовний для використання, однак існують обмеження за обсягом даних, що зберігаються.3. Сервіси хмарних обчислень – це різноманітні прикладні програмні засоби, розміщені в хмарі і доступні через Web-браузер. Зберігання в хмарі не тільки даних, але і програм, змінює обчислювальну парадигму в бік традиційної клієнт-серверної моделі, адже на стороні користувача зберігається мінімальна функціональність. Таким чином, оновлення програмного забезпечення, перевірка на віруси та інше обслуговування покладається на провайдера хмарного сервісу. А загальний доступ, управління версіями, спільне редагування стають набагато простішими, ніж у разі розміщення програм і даних на комп’ютерах користувачів. Це дозволяє розробникам постачати програмні засоби на зручних для них платформах, хоча необхідно переконатися, що програмні засоби придатні до використання при роботі з різними браузерами.З точки зору досконалості технології, програмне забезпечення в хмарах розвинуте значно краще, ніж апаратна складова.Особливу увагу звернемо на програмне забезпечення як послугу (SaaS, Software as a Servise), що позначає програмну складову у хмарі. Більшість систем SaaS є хмарними системами. Для користувачів системи SaaS не важливо, де встановлене програмне забезпечення, яка операційна система при цьому використовується та якою мовою воно описане. Головне – відсутня необхідність встановлювати додаткове програмне забезпечення.Наприклад, Gmail представляє собою програму електронної пошти, яка доступна через браузер. Її використання забезпечує ті ж функціональні можливості, що Outlook, Apple Mail, але для користування нею необхідно «thick client» («товстий клієнт»), або «rich client» («багатий клієнт»). В архітектурі «клієнт – сервер» це програми з розширеними функціональними характеристиками, незалежно від центрального сервера. При такому підході сервер використовується як сховище даних, а вся робота з опрацювання і подання даних переноситься на клієнтський комп’ютер.Системи SaaS наділені деякими визначальними характеристиками:– Доступність через Web-браузер. Програмне забезпечення типу SaaS не потребує встановлення жодних додаткових програм на комп’ютер користувача. Доступ до систем SaaS здійснюється через Web-браузер з використанням відкритих стандартів або універсальний плагін браузера. Хмарні обчислення та програмне забезпечення, яке є власністю певної компанії, не поєднуються між собою.– Доступність за вимогою. За наявності облікового запису можна отримувати доступ до програмного забезпечення в будь-який момент та з будь-якої географічної точки земної кулі.– Мінімальні вимоги до інфраструктури ІТ. Для конфігурування систем SaaS потрібен мінімальний рівень технічних знань (наприклад, для управління DNS в Google Apps), що не виходить за рамки, характерні для звичайного користувача. Висококваліфікований IT-адміністратор для цього не потрібний.Переваги хмарної інфраструктури. Наявність апаратних засобів у власності потребує їх обслуговування. Планування необхідної потужності та забезпечення ресурсами завжди актуальні. Хмарні обчислення спрощують вирішення двох проблем: необхідність оцінювання характеристик обладнання та відсутність коштів для придбання нового потужного обладнання. При використанні хмарної інфраструктури необхідні потужності додаються за лічені хвилини.Зазвичай на кожному сервері передбачено резерв, що забезпечує вирішення типових апаратних проблем. Наприклад, резервний жорсткий диск, призначений для заміни диска, що вийшов з ладу, в складі масиву RAID. Необхідно скористатися послугами для встановлення нового диску на сервер. Для цього потрібен час та висока кваліфікація спеціаліста, щоб роботу виконати швидко з метою уникнення повного виходу сервера з ладу. Якщо сервер остаточно вийшов з ладу, використовується якісна, актуальна резервна копія та досконалий план аварійного відновлення. Тільки тоді є можливість провести відновлення системи в короткий термін, причому завжди в ручному режимі.При використанні хмар немає потреби перейматись проблемами стосовно апаратних засобів, що використовуються. Користувач може і не дізнатися про те, що фізичний сервер вийшов з ладу. Якщо правильно дібрано інструментарій, можливе автоматично відновлення даних після надскладної аварійної ситуації. При використанні хмарної інфраструктури у такому випадку можна відмовитись від віртуального сервера і отримати інший. Немає потреби думати про утилізацію та перейматися про нанесену шкоду навколишньому середовищу.Хмарне сховище. Абстрагування від апаратних засобів в хмарі здійснюється не тільки завдяки заміні фізичних серверів віртуальними. Віртуалізації підлягають і системи фізичного зберігання даних.При використанні хмарного сховища можна переносити дані в хмару, не переймаючись, яким чином вони зберігаються та не турбуючись про їх резервне копіювання. Як тільки дані, переміщені в хмару, будуть потрібні, достатньо буде просто звернутись в хмару і отримати їх. Існує кілька підходів до хмарного сховища. Йдеться про поділ даних на невеликі порції та зберігання їх на багатьох серверах. Порції даних наділяються індивідуально обчисленими контрольними сумами, щоб дані можна було швидко відновити в критичних ситуаціях.Часто користувачі працюють з хмарним сховищем так, ніби мають справу з мережевим накопичувачем. Щодо принципу функціонування хмарне сховище принципово відрізняється від традиційних накопичувачів, оскільки у нього принципово інше призначення. Обмін даними при використанні хмарного сховища повільніший, воно більш структуроване, внаслідок чого його використання як оперативного сховища даних непрактичне. Зазначимо, що використання хмарного сховища недоцільне для транзакцій в хмарних прикладних програмах. Хмарне сховище сприймається, як аналог резервної копії на стрічковому носієві, хоча на відміну від системи резервного копіювання зі стрічковим приводом в хмарі не потрібні ні привід, ні стрічки.Grid Computing (англ. grid – решітка, грати) – узгоджене, відкрите та стандартизоване комп’ютерне середовище, що забезпечує гнучкий, безпечний, скоординований розподіл обчислювальних ресурсів і ресурсів збереження інформації, які є частиною даного середовища, в рамках однієї віртуальної організації [http://gridclub.ru/news/news_item.2010-08-31.0036731305]. Концепція Grid Computing представляє собою архітектуру множини прикладних програмних засобів – найпростіший метод переходу до хмарної архітектури. Програмні засоби, де використовуються grid-технології, є програмним забезпеченням, при функціонуванні якого інтенсивно використовуються ресурси процесора. В grid-програмах розподіляються операції опрацювання даних на невеликі набори елементарних операцій, що виконуються ізольовано.Використання хмарної інфраструктури суттєво спрощує та здешевлює створення grid-програм. Якщо потрібно опрацювати якісь дані, використовують сервер для опрацювання даних. Після завершення опрацювання даних сервер можна призупинити, або задати для опрацювання новий набір даних.На рисунку 1 подано схему функціонування grid-програми. На сервер, або кластер серверів, поступає набір даних, які потрібно опрацювати. На першому етапі дані передаються в чергу повідомлень (1). На інших вузлах аналізується чергою повідомлень (2) про нові набори даних. Коли набір даних з’являється в черзі повідомлень, він аналізується на першому комп’ютері, де його виявлено, а результати надсилаються назад в чергу повідомлень (3), звідки вони зчитуються сервером або кластером серверів (4). Обидва компоненти можуть функціонувати незалежно один від одного, а кожен з них може функціонувати навіть в тому випадку, якщо другий компонент не задіяний на жодному комп’ютері. Рис. 1. Архітектура grid-програм У такій ситуації використовуються хмарні обчислення, оскільки при цьому не потрібні власні сервери, а за відсутності даних для опрацювання не потрібні сервери взагалі. Таким чином можна масштабувати потужності, що використовуються. Інакше кажучи, щоб комп’ютер не використовувався «вхолосту», важливо опрацьовувати дані за мірою їх надходження. Сервери включаються, коли потік даних інтенсивний, а виключаються в міру ослаблення інтенсивності потоку. Grid-програми мають дещо обмежену область застосування (опрацювання великих об’ємів наукових і фінансових даних). В переважній частині таких програм використовуються транзакційні обчислення.Транзакційна система – це система, де один і більше вхідних наборів даних опрацьовуються одночасно в рамках однієї транзакції та в

Сучасність характеризується інтенсивним розвитком інформаційно-комунікаційних технологій (ІКТ), що обумовлює зростаючу активність впровадження цих технологій у процес навчання, як у вищій школі так і в загальноосвітніх навчальних закладах. Разом з цим, значна кількість вчених виявляють підвищений інтерес до використання ІКТ в навчальній діяльності педагога. Зокрема, розробляються методики впровадження ІКТ у навчальний процес, виділяються позитивні і негативні сторони їх використання тощо. Крім того, аналізуючи відповідні праці вчених можна виділити чітку тенденцію зміни ролі ІКТ: від простих технічних засобів підтримки навчального процесу, які полегшують ведення документації (текстові редактори), створення мультимедійних матеріалів (презентацій), здійснення взаємозв’язку між вчителями, учнями та їх батьками (використання електронної пошти, онлайн зв’язку), надання інформаційних послуг (сайт навчального закладу), до створення на базі ІКТ електронних освітніх ресурсів (ЕОР) та комп’ютерно орієнтованого навчального середовища (КОНС) – «особистісно-орієнтоване навчальне середовище, в складі якого присутні, в міру необхідності, апаратно-програмні засоби ІКТ (АПС ІКТ)» (Ю. О. Жук) [1]. При цьому необхідність присутності ІКТ визначається педагогічною доцільністю їх використання в конкретних навчальних умовах з урахуванням наступних критеріїв: відповідність можливостей використання специфічних можливостей АПС ІКТ змістовно-смисловим наповненням фрагмента навчального процесу; орієнтація використання АПС ІКТ для формування цілісного навчального процесу (для досягнення цілей навчання); можливості реалізації засобами АПС ІКТ особистісно-орієнтованого процесу навчальної діяльності [1].Поряд із цим, електронні освітні ресурси є основним компонентом у процесі організації та плануванні професійної діяльності педагога в умовах комп’ютерно орієнтованого навчального середовища.Відповідно до «Положення про освітні електронні ресурси», під ЕОР розуміють навчальні, наукові, інформаційні, довідкові матеріали та засоби, розроблені в електронній формі та представлені на носіях будь-якого типу або розміщені у комп’ютерних мережах, які відтворюються за допомогою електронних цифрових технічних засобів і необхідні для ефективної організації навчально-виховного процесу, в частині, що стосується його наповнення якісними навчально-методичними матеріалами [2].Електронні освітні ресурси класифікуються за роллю в навчальному процесі: навчальні (електронні підручники і навчальні посібники), методичні (методичні посібники, методичні рекомендації для вивчення окремого курсу та керівництва з виконання проектних робіт, тематичні плани і т. д.), навчально-методичні (навчальні плани, робочі програми навчальних дисциплін, розроблені у відповідності з навчальними планами), допоміжні (електронні довідники, словники, енциклопедії, наукові публікації, матеріали конференцій), контролюючі (ресурси, що забезпечують контроль знань).Виділяють наступні види ЕОР [2]:– електронний документ – документ, представлений в електронній формі та для використання якого необхідні технічні засоби;– електронне видання – електронний документ, який пройшов редакційно-видавничу обробку, має вихідні відомості і призначений для розповсюдження в незмінному вигляді;– електронний аналог друкованого видання – електронне видання, що в основному відтворює відповідне друковане видання: зберігає розташування на сторінці тексту, ілюстрацій, посилань, приміток і т. п.;– електронні дидактичні демонстраційні матеріали – електронні матеріали (презентації, схеми, відео-і аудіозаписи тощо), призначені для супроводу навчально-виховного процесу;– інформаційна система – організаційно впорядкована сукупність документів (масивів документів) та інформаційних технологій, у тому числі з використанням технічних засобів, що реалізують інформаційні процеси і призначені для зберігання, обробки, пошуку, розповсюдження, передачі та надання інформації;– депозитарій електронних ресурсів – інформаційна система, що забезпечує зосередження в одному місці сучасних ЕОР з можливістю надання доступу до них через технічні засоби, в тому числі в інформаційних мережах (як локальних, так і глобальних);– електронний словник – електронне довідкове видання упорядкованого переліку мовних одиниць (слів, словосполучень, фраз, термінів, імен, знаків), доповнених відповідними довідковими даними;– електронний довідник – електронне довідкове видання прикладного характеру, в якому назви статей розташовані за алфавітом або в систематичному порядку;– електронна бібліотека цифрових об’єктів – набір ЕОР різних форматів, в якому передбачена можливість для їх автоматизованого створення, пошуку і використання;– електронний навчальний посібник – навчальне електронне видання, використання якого доповнює або частково замінює підручник;– електронний підручник – електронне навчальне видання з систематизованим викладом дисципліни (її розділу, частини), що відповідає навчальній програмі;– електронні методичні матеріали – електронне навчальне або виробничо-практичне видання, роз’яснень з певної теми, розділу або питання навчальної дисципліни з викладом методики виконання окремих завдань, певного виду робіт;– курс дистанційного навчання – інформаційна система, призначена для навчання окремим навчальним дисциплінам віддалених один від одного учасників навчального процесу в спеціалізованому середовищі, функціонує на базі сучасних психолого-педагогічних технологій та ІКТ;– електронний лабораторний практикум – інформаційна система, що є інтерактивною демонстраційною моделлю природних і штучних об’єктів, процесів і їхніх властивостей із застосуванням засобів комп’ютерної візуалізації;– комп’ютерний тест – стандартизовані завдання, подані в електронній формі, призначені для вхідного, проміжного та підсумкового контролю рівня знань, а також самоконтролю і (або) такі, що забезпечують визначення психофізіологічних і особистісних характеристик випробуваного, обробка результатів яких здійснюється за допомогою відповідних програм.Сьогодні існує значна кількість спеціалізованих інструментальних середовищ і програм, що дозволяють створювати комп’ютерні тести. При цьому, розробник тесту формує його структуру, здійснює наповнення (текстом, графікою тощо), модифікує без безпосереднього використання мов програмування.До такого типу спеціалізованих інструментальних середовищ належить Hot Potatoes. Програма розповсюджуються безкоштовно (можна завантажити с сайту http://www.hotpot.uvic.ca) та дозволяє зручно і швидко для вчителя створити дидактичні матеріали контролюючого характеру, що опрацьовуються стандартними Інтернет-браузерами.Пропонований програмний продукт працює на найбільш розповсюджених у закладах освіти платформах операційних систем, Має простий у користуванні та інтуїтивно зрозумілий інтерфейс, з підтримкою двадцяти шести мов, у тому числі і російської. Крім того, робоче середовище певного підготовленого тестового завдання можна українізувати.Інструментальне середовище Hot Potatoes включає в себе п’ять окремих модулів: JClose, JQuiz, JCross, JMatch, JMix.JClose дозволяє створити тест, що передбачає заповнення учнем «пробілів» у реченнях тексту. Під час перевірки, є можливість «розрізняти» вписані учнем слова з великої чи малої літери.JMix дозволяє учню конструювати речення, розташовуючи в правильній послідовності його окремі складові частини, запропоновані проектувальником тесту.JQuiz надає можливість створення тесту з вибором однієї або декількох вірних відповідей серед можливих, а також шляхом вписуванням у відповідне поле. Крім цього передбачається створення тесту зі змішаним типом можливості відповіді: спочатку учень може вписати вірну відповідь, у разі помилки, йому надається можливість вибору правильної серед пропонованих варіантів.JMatch передбачає створення тесту для встановлення відповідності. Наприклад, маючи перелік назв держав та столиць, учень має встановити між ними вірну відповідність.JCross дозволяє проектувальнику швидко та зручно створити кросворд. Для цього необхідно лише вести відповідні слова та означення до них.Крім того, при створенні тесту за допомогою одного із описаних вище модулів є можливість використання широкого спектру медіа об’єктів (малюнків, аудіозаписів, відеофрагментів тощо), що знаходяться на певному фізичному носії або в мережі Інтернет.Кожна із перерахованих утиліт дозволяє здійснити широкий спектр налаштувань:можливості використання учнем під час тестування підказок;встановлення вчителем обмеження по часу рішення тесту учнем;програмного пересортування питань та відповідей до них, для зменшення можливості списування у випадку тестування під час класних занять;встановлення індивідуальної «ваги» кожного питання або відповідей (розрізняються повні та часткові) у підрахунку загальної успішності проходження тесту;ідентифікації учня (шляхом введення прізвища, імені та по-батькові, навчального класу);можливості пересилання результатів тестування учня на електронну адресу вчителя тощо.Результат тестування визначається у відсотках, що надає можливість педагогу використовувати різні системи оцінювання.Сам тест подається у вигляді автоматично генерованих HTML сторінок, які можуть бути продемонстровані широко розповсюдженими Інтернет-браузерами. Таким чином, для проходження тестів створених за допомогою Нot Potatoes на робочих місцях учнів (персональних комп’ютерах) не вимагається наявності специфічного програмного забезпечення. Це дозволяє використовувати розроблені контролюючі освітні ресурси не лише під час класних занять, а і в довільний зручний час для учня, шляхом розміщення відповідних веб-сторінок на доступних ресурсах в Інтернеті, наприклад, на сайті розробника програмного продукту – hotpotatoes.net або власному ресурсі вчителя (відповідний сайт можна створити за допомогою CMS-систем). Це надає можливість педагогу розв’язувати певні дидактичні завдання під час навчання учня, який перебуває тривалий час поза школою або має індивідуальний режим навчання.Крім того, вчитель може використовувати друкований варіант розробленого тесту (достатньо виконати операцію експортування на друк та скористатися довільним текстовим редактором).Вище викладений матеріла обумовлює актуальність та високу ефективність використання вільно розповсюджуваного програмного пакету Hot Potatoes вчителем загальноосвітнього закладу для підготовки авторських контролюючих електронних освітніх ресурсів.Тому доцільно ознайомити педагогів з цим програмним продуктом під час підвищення кваліфікації у системі післядипломної педагогічної освіти, що дозволить забезпечити розвиток інформаційно-комунікаційної компетентності вчителя – підтвердженої здатності особистості застосовувати на практиці ІКТ для задоволення власних потреб і розв’язування суспільно-значущих, зокрема, професійних, задач у певній предметній галузі або виді діяльності [3].

При створенні та реалізації електронних освітніх ресурсів (ЕОР) з хімії на основі системи Moodle необхідно ураховувати особливості хімії як науки та як навчального предмету: хімічну мову та хімічний експеримент. У системі Moodle більшість компонентів хімічної мови може бути забезпечена стандартними засобами створення навчальних текстів, інша частина вимагає застосування спеціальних хімічних плагінів. Досвід профільного хімії з використанням Moodle 2.8.5 надає можливість зробити висновок, що існуючих плагінів Moodle достатньою для створення хімічних текстів будь-якої складності. Віртуальний хімічний експеримент у системі Moodle надає можливість: підготуватись до проведення натурного експерименту; змоделювати експеримент, що не може бути проведений у лабораторії з певних причин; забезпечити підтримку профільного навчання хімії за дистанційною формою. Віртуальна хімічна лабораторія Virtual Lab (розробник – ChemCollective, Carnegie Mellon University) має такі основні переваги: вільне поширення (за ліцензією CC-BY-NC-ND); можливість локалізації українською (через додавання мовних записів у файл lang.xml); мобільність (локальне та браузерне виконання аплету vlab.jar). Інтеграція Virtual Lab із системою Moodle виконується на трьох рівнях: 1) фреймова інтеграція лабораторії із сайту http://chemcollective.org; 2) убудовування компонентів аплету Virtual Lab у сторінки навчального курсу, розміщеного у Moodle, кодом: <applet code="irydium.vlab.VLApplet.class" codebase=шлях_до_аплету archive="vlab.jar, logclient.jar, junit.jar" height=висота_аплету width=ширина аплету> <param name="language" value=мова_аплету> <param name="properties" value=шлях_до_файлу_лабораторної_роботи> </applet>; 3) розробка розширення Moodle для роботи з Virtual Lab. Інтеграцію Virtual Lab із системою Moodle на третьому рівні було здійснено шляхом створення фільтру, який замінює локальні та зовнішні посилання на файли лабораторних робіт у форматі .xml на код з другого рівня. Розроблений фільтр має класичну структуру: version.php – визначає мінімальну необхідну версію Moodle; filtersettings.php – визначає доступні налаштування (ширину, висоту та локалізацію аплету); filter.php – визначає клас-нащадок moodle_text_filter з основним методом filter та допоміжною функцією зворотного виклику. Додатково у каталозі lang визначено ряд мовних пакетів. Таким чином, розробка фільтру надала можливість повністю інтегрувати віртуальну хімічну лабораторію Virtual Lab, що активно розвивається, із системою Moodle, що розширює можливості даної системи стосовно підтримки навчального процесу з хімії, а також сприятиме подальшому розвитку і вдосконаленню віртуальної лабораторії Virtual Lab.