Общепризнанно, что образование - краеугольный камень культуры, экономики, политики и военной мощи государства. В этой связи проблема подготовки высококвалифицированных специалистов будет постоянно актуальной.
В 21 веке высшее образование превратится в источник стратегических ресурсов, определяющих людские и технологические ресурсы общества. Поэтому университеты, стремящиеся занимать достойное место в российском обществе, не могут отказываться от принятия стратегии развития информатизации высшего образования.
Новые технологии во всех областях человеческой деятельности непрерывно меняются и совершенствуются каждые 2-5 лет. Адаптироваться к непрерывно меняющемуся миру и стать главным преобразователем, творцом и двигателем прогресса - задача специалиста будущего. В наибольшей степени подвержены влиянию внешней среды (развитие науки, техники, технологий) технические университеты, создающие и расширяющие сферу внедрения и массового освоения всех прогрессивных технических достижений, доведенных до уровня промышленных, профессиональных и бытовых технологий.
Уровень подготовки современного специалиста, кроме профессионального владения основами своей специальности, общетехнических, социальных и гуманитарных наук, определяется на сегодняшний день:
• включенностью в мировое информационное пространство;
• умением эффективно организовывать и поддерживать профессиональные и непрофессиональные информационные процессы;
• умением грамотно оперировать информационными ресурсами (находить, извлекать, сохранять, накапливать) и использовать для этого современные технические средства;
• умением эффективно работать с информацией (преобразовывать, представлять, оформлять в виде, удобном для других и т.д.).
Формирование устойчивого "багажа" отмеченных знаний и навыков является следствием знания и освоения целого ряда перспективных информационных технологий.
Информационная технология - система методов, средств и приемов (способов) сбора, накопления, хранения, поиска, обработки и выдачи информации.
Новые и перспективные информационные технологии (ПИТ) связывают с использованием современной электронной техники для обработки информации (ВТ, коммуникационная техника связи, бытовая электроника, теле- и радиовещание).
Современный специалист должен устойчиво владеть хотя бы пятью главными "деловыми" компьютерными технологиями (базы данных, обработка текстов, электронные таблицы, деловая графика и обмен данными в локальных/глобальных вычислительных сетях).
Они представляют необходимый "зачетный минимум" для освоения более сложных и мощных ПИТ.
Составляющие ПИТ:
• телекоммуникации, локальные, корпоративные (интрасеть), глобальные и корпоративные вычислительные сети;
• открытые системы и поддержка распределенных вычислений на основе объектной ориентации и технологии "клиент-сервер";
• мультимедиа;
• гипермедиа;
• экспертмедиа;
• поддержка сложных сред (виртуальная реальность, фильмы или игры с альтернативными гиперсценариями, интеллектуальные образовательные системы и среды).
Каждая составляющая слагается из постоянно совершенствующегося и расширяющегося набора физических явлений, технологических и информационных процессов, технических приемов, средств ВТ, программных систем и сред.
Рассмотрим свойства и возможности ПИТ.
Сетевые технологии решают ключевую проблему оперативного доступа к информации независимо от места ее хранения. Практически все создаваемые ПИТ становятся в первую очередь достоянием Интернет - мощного полигона для апробации программных, аппаратных и технологических новинок. Работая в Интернет, пользователь постоянно осваивает новые информационные технологии, пополняющие арсенал его знаний и навыков. Кроме того, это всемирная информационная среда, которая является естественным средством поддержки международной системы дистанционного образования, объединяя информационные и образовательные ресурсы ведущих университетов мира.
Интернет богат самыми разнообразными возможностями. И если она предназначена для массового использования, то сфера применения интрасети - это бизнес. Она предоставляет единую точку входа в мир корпоративной информации и приложений. А популярные характеристики, позаимствованные у Интернет, дают возможность компании строить работу на качественно новом уровне. Интрасеть не является совершенно новой технологией. Это синтез лучших существующих технологий. Назначение интрасети: поиск информации, получение актуальной информации, обработка и разделение информации. Компоненты интрасети: сетевая инфраструктура, серверы, документы, броузеры и приложения. Сочетание единой точки входа (то есть броузера) с графической природой документа является существенным свойством и отличительной особенностью интрасети. Содержимое интрасети - документы. По умолчанию это документы в формате гипертекста.
Гипертекст (ГТ) - это формат, состоящий из собственно текста, тегов, управляющих форматированием текста и гиперссылок, указывающих на другие документы. Т.о. это нелинейный текст, или информационная структура, состоящая из дискретных узлов данных и семантических связей между ними. Узел - это текст или ГТ, а связи могут быть локальными, глобальными и смешанными. Использование ГТ в обучении открывает новые
• варианты маршрутов изучения учебного материала,
• различные способы ранжирования материала,
• механизмы реализации ссылок, позволяющие максимально адаптировать обучаемого к среде обучения и т.д.
Если данные в узлах ГТ записываются в виде текста, изображений и звука, то такую информационную структуру называют мультимедиа (ММ). МM - это взаимодействие аудиовизуальных эффектов под управлением интерактивного программного обеспечения.
Гипермедиа (ГМ)- это класс сред, образованный на пересечении области ММ с областью гипертехнологий. Основу любой ГМ - системы составляет документ. В ГМ документ становится еще и средством для организации этой среды и проведения совместной работы с ней. ГМ дает обучаемому эффективные средства мотивированного изучения материала.
Экспертмедиа (ЭМ) - новая технология, основанная на применении методов ИИ в ММ и ГМ. ЭМ - система может:
• "чувствовать" среду общения, адаптироваться к ней, оптимизировать процесс общения с пользователем;
• настраиваться на обучаемого, запоминать вопросы, вызвавшие затруднения;
• предложить дополнительную или разъясняющую информацию;
• содержать встроенные подсистемы, понимающие естественный язык, распознавание речи - и все, что расширяет диапазон и удобство общения.
Виртуальная реальность (ВР) - это совокупность средств, вызывающих у человека иллюзию, что он находится в искусственно созданном мире, путем подмены обычного восприятия окружающей действительности (с помощью органов чувств) информацией, генерируемой компьютером. ВР достигается использованием средств ММ, трехмерной графики, специальных устройств ввода-вывода информации, имитирующих привычную связь человека с окружающим миром. Среда ВР поддерживает процессы "глубинного" обучения. В процессе такого обучения активно работает ассоциативное мышление человека.
Возможности перечисленных ПИТ позволяют интенсифицировать процесс обучения, сделать его более насыщенным, естественным и достоверным и расширить возможности педагога, а также значительно сократить сроки проектирования ЭС.
12.2. Соотношение алгоритмического и эвристического труда при конструировании ЭС Процесс конструирования как процесс труда неоднороден (рис. 12.1.). На разных его этапах совершаются различные действия с существенно отличающимся характером труда - от эвристического до алгоритмического.
Эвристическим будем называть труд, основанный на способности исполнителя выбирать, обдумывать и принимать решения в сложных многокритериальных ситуациях. За исключением элементарных случаев эта работа не может выполняться ЭВМ на существующем уровне техники.
Алгоритмическим (нормативным) будем называть труд, для которого может быть задан алгоритм, т.е. инструкция, содержащая конкретные шаги процедуры для выполнения задания и требующая от исполнителя способности действовать точно так, как это предусмотрено заранее. К алгоритмическому труду относятся расчёты, выполняемые по методике, деталировка (вычерчивание деталей и простых узлов по чертежу общего вида), составление спецификаций и большинства разделов в текстовых документах, проверка КД нормоконтролером. Эти две крайние характеристики труда конструктора присутствуют в процессе конструирования не изолированно, часто сочетаясь друг с другом, но удельный вес эвристического труда обязательно уменьшается к концу процесса, а алгоритмический – обязательно растёт.
При конструировании общих видов доля алгоритмического труда возрастает, трудовые действия конструктора всё более подчиняются алгоритмам процедур, правил и т.д. При деталировке все действия конструктора носят алгоритмический характер.
Рис12.1.Процесс конструирования как объект механизации и автоматизации.
На основе статистического анализа трудоёмкости конструкторских работ при разработке рабочей КД опытного образца ЭС средней сложности может быть построена типичная гистограмма (рис. 12.2.). Из девяти рассмотренных видов конструкторских работ наибольшую долю составляет вычерчивание (31%) , наименьшую – расчёты (3%) . Это не означает, что расчёты сами по себе играют малую роль: в основном они выполнены на предыдущих проектных стадиях.
Таким образом, при решении задач конструирования ЭС компьютеру необходимо передавать все стандартные вычисления, оставив за человеком знания алгоритмов и умение применять их в конкретных задачах.
Рис.12.2.Примерное распределение трудоёмкости по видам работ при конструкторской разработкеопытного образца РЭА средней сложности.
