Использование средств мультимедиа в учебном процессе

2. WAV(Waveform Audio File Format)

Данный формат является основным аудио форматом для многих систем воспроизведения цифрового звука и используется как стандартный формат звуковых файлов в персональных компьютерах. К тому же, он имеет солидный набор спецификаций, изрядно пополнившийся за последнее время. Его полное название - Microsoft RIFF/WAVE - Resource Interchange File Format/Wave - формат файлов передачи ресурсов/волновая форма, и создан он был инженерами Microsoft и Intel.

С целью уменьшения объема и потока звуковых данных в WAVE-форме используются различные специальные алгоритмы компрессии/декомпрессии (кодеки), т.к. обычные алгоритмы сжатия информации здесь не дают эффекта. Сжатие аудиоданных возможно лишь с некоторой потерей информации, но учет психофизиологических особенностей восприятия звука (например, не все частоты в слышимом диапазоне существенны для восприятия), позволяет в ряде случаев сделать эти потери практически незаметными. Следует, однако, учитывать очень высокую чувствительность человеческого слухового аппарата, особенно к временным характеристикам звука. Наиболее известными являются следующие кодеки, используемые в мультимедиа под Windows:

• PCM (Pulse Code Modulation) – импульсно-кодовая модуляция (ИКМ) – сжатие может достигаться только за счет выбора меньших значений величин H, B и C (фактически, это несжатый звук); квантование происходит по равномерной шкале из 2^B значений;
• DPCM (Differential PCM) – дифференциальная ИКМ (ДИКМ)– выборка представляется своей разностью от предыдущей, что требует меньше B битов; сжимает в несколько раз;
• ADPCM (Adaptive DPCM) – адаптивная ДИКМ (АДИКМ) – то же, что ДИКМ, только квантование происходит не по равномерной шкале, а с учетом динамики изменений амплитуды; сжимает в несколько раз;
• MPEG (Motion Picture Experts Group) – стандарты Группы экспертов в области кино; для сжатия звуковой информации используются стандарты MP2 и MP3; применяется психоакустическая компрессия, при которой удаляются звуки, не воспринимаемые человеческим ухом (подробнее метод MPEG рассматривается в разделе "Технологии сжатия видео"); сжимает в несколько десятков раз при довольно высоком качестве;
• RealAudio – метод, разработанный фирмой RealNetworks, сжимает в несколько десятков раз, но с невысоким качеством; используется в Интернете для проигрывания звуковых файлов в реальном времени[8].

3. JPEG(Joint Photographic Experts Group)

На  сегодняшний день JPEG является одной  из ярких иллюстраций результатов  исследований в области развития технологий сжатия изображений. Аббревиатура JPEG происходит от названия комитета по стандартам Joint Photographic Experts Group (Объединенная группа экспертов по фотографии), входящего в состав Международной организации по стандартизации (ISO). В 1982 году ISO сформировала группу экспертов по фотографии (PEG), возложив на нее обязанности по проведению исследований в области передачи видеосигналов, неподвижных изображений и текстов по каналам ISDN (интегральная цифровая сеть связи). Перед PEG была поставлена задача разработать набор промышленных стандартов по передаче графических данных и данных изображений с помощью цифровых коммуникационных сетей.

В 1986 году подгруппой СС1ТТ были начаты исследования методов сжатия цветных и полутоновых  данных для факсимильной связи. Применяемые  при этом методы сжатия цветных данных очень напоминали те, которые исследовались группой JPEG. Поэтому было принято решение объединить ресурсы этих групп для совместной работы над единым стандартом.

В 1987 году ISO и ССIТТ объединили свои группы в  комитет, который должен был провести исследования и выпустить стандарт сжатия данных, который применялся бы обеими организациями. Новый комитет получил название JPEG.

Создатели JPEG смогли предусмотреть множество  коммерческих программ на базе разрабатываемой  технологии, поскольку потребители  ожидали маркетинговых предложений  по получению изображений и мультимедиа. Большинство из ранее разработанных методов сжатия были мало пригодны для сжатия данных полноцветных многоградационных изображений, содержащих сотни и тысячи цветов, характеризующих реальный мир. В тот период очень малое число файловых форматов могли поддерживать растровые изображения с глубиной цвета 24-бит/пиксел и более.

Например, формат GIF позволял сохранять только изображения с максимальной глубиной цвета 8 бит/пиксел, т.е. не более 256 цветов. Его алгоритм сжатия (LZW) мало подходил для сканированных изображений.

Форматы TIFF и BMP позволяли хранить данные глубиной 24-бит/пиксел, но их версии, существовавшие до JPEG, позволяли применять только схемы кодирования, которые плохо  сжимали этот тип данных изображения (LZW и RLE, соответственно).

JPEG явился  методом сжатия, позволяющим сжимать  данные полноцветных многоградационных  изображений с глубиной от 6 до 24 бит/пиксел с достаточно высокой  скоростью и эффективностью. Сегодня  JPEG - эта схема сжатия изображений,  которая позволяет достичь очень высоких коэффициентов сжатия. Правда, максимальное сжатие графической информации, как правило, связано с определенной потерей информации. То есть, для достижения высокой степени сжатия алгоритм так изменяет исходные данные, что получаемое после восстановления изображение будет отличаться от исходного (сжимаемого). Этот метод сжатия используется для работы с полноцветными изображениями высокого фотографического качества

JPEG не  был определен в качестве стандартного  формата файлов изображений, однако на его основе были созданы новые или модифицированы существовавшие файловые форматы[8].

Глава 2 Использование мультимедийных технологий в учебном процессе

Мультимедийные  технологии, являются на сегодняшний  день наиболее «модным», востребованным направлением использования информационно-компьютерных технологий в сфере образования.

В широком смысле «мультимедиа» означает спектр информационных технологий, использующих различные  программные и технические средства с целью наиболее эффективного воздействия на пользователя (ставшего одновременно и читателем, и слушателем, и зрителем). Благодаря применению в мультимедийных продуктах и услугах одновременного воздействия графической, аудио (звуковой) и визуальной информации эти средства обладают большим эмоциональным зарядом и активно включаются как в индустрию развлечений, так и в практику информационных учреждений.

Экспериментально  установлено, что при устном изложении  материала обучающийся за минуту воспринимает и способен переработать до одной тысячи условных единиц информации, а при «подключении» органов зрения до 100 тысяч таких единиц. Поэтому совершенно очевидна высокая эффективность использования в обучении мультимедийных средств, основанных на зрительном и слуховом восприятии материала.

Мультимедийные продукты предоставляют широчайшие возможности для различных аспектов обучения. Одними из основных возможностей и преимуществ средств мультимедиа в случае их применения в образовательном процессе являются:

• одновременное использование нескольких каналов восприятия учащегося в процессе обучения, за счет чего достигается интеграция информации, доставляемой несколькими различными органами чувств;
• возможность симулировать сложные реальные эксперименты;
• визуализация абстрактной информации за счет динамического представления процессов;
• возможность развить когнитивные структуры и интерпретации учащихся, обрамляя изучаемый материал в широкий учебный, общественный, исторический контекст, и связывая учебный материал с интерпретацией учащегося.

В качестве основного технического средства мультимедийных технологий, безусловно, выступает компьютер, оснащенный необходимым программным обеспечением и мультимедийным проектором. Естественно, что компьютер не заменяет собой преподавателя, а является лишь средством осуществления педагогической деятельности, его помощником[1].

Особенности мультимедиа курсов по видам учебной деятельности

Методы и  средства обучения раскрываются в формах организации учебного процесса, в  основных видах учебной деятельности. Основным видом учебной деятельности, направленным на первичное овладение знаниями, является лекция. Главное назначение лекции - обеспечить теоретическую основу обучения, развить интерес к учебной деятельности и конкретной учебной дисциплине, сформировать у обучающихся ориентиры для самостоятельной работы над курсом. Традиционная лекция имеет несомненные преимущества не только как способ доставки информации, но и как метод эмоционального воздействия преподавателя на обучающихся, повышающий их познавательную активность.

Специалисты выделяют три основных типа лекций, применяемых при очном обучении для передачи теоретического материала: вводная лекция, информационная лекция и обзорная лекция. В зависимости от предмета изучаемой дисциплины и дидактических целей могут быть использованы такие лекционные формы, как проблемная лекция, лекция-визуализация, лекция-пресс-конференция, лекция с заранее запланированными ошибками и др[2].

Применение  информационных технологий позволяет  изменить способы доставки учебного материала, традиционно осуществляемого во время лекций, с помощью специально разработанных мультимедиа курсов. Для организации изучения теоретического материала могут быть использованы следующие виды мультимедиа курсов.

• Видеолекция. Лекция преподавателя записывается на видеопленку. Методом нелинейного монтажа она может быть дополнена мультимедиа приложениями, иллюстрирующими изложение лекции. Такие дополнения не только обогащают содержание лекции, но и делают ее изложение более живым и привлекательным для студентов. Несомненным достоинством такого способа изложения теоретического материала является возможность прослушать лекцию в любое удобное время, повторно обращаясь к наиболее трудным местам.
• Мультимедиа лекция. Для самостоятельной работы над лекционным материалом могут быть разработаны интерактивные компьютерные обучающие программы. Это учебные пособия, в которых теоретический материал благодаря использованию мультимедиа средств структурирован так, что каждый обучающийся может выбрать для себя оптимальную траекторию изучения материала, удобный темп работы над курсом и способ изучения, максимально соответствующий психофизиологическим особенностям его восприятия. Обучающий эффект в таких программах достигается не только за счет содержательной части и дружеского интерфейса, но и за счет использования, например, тестирующих программ, позволяющих обучающемуся оценить степень усвоения им теоретического учебного материала.
• Традиционные аналоговые обучающие издания: электронные тексты лекций, опорные конспекты, методические пособия для изучения теоретического материала и т. д[2].

В процессе чтения лекций также целесообразно использование  презентаций – набора слайдов, представляемых в определенном порядке. Презентация  демонстрируется на большом экране с помощью мультимедийного проектора и служит иллюстрацией к рассказу преподавателя. В качестве информационного наполнения презентации могут быть использованы различные виды информации (текстовая, аудио, графическая, анимация, видео и др.).

В качестве рекомендаций по применению презентаций на лекциях можно выделить следующие положения:

• слайды презентации должны содержать только основные моменты лекции (основные определения, схемы, анимационные и видеофрагменты, отражающие сущность изучаемых явлений),
• общее количество слайдов не должно превышать 20 – 25,
• не стоит перегружать слайды различными спецэффектами, иначе внимание обучаемых будет сосредоточено именно на них, а не на информационном наполнении слайда,
• на уровень восприятия материала большое влияние оказывает цветовая гамма слайда, поэтому необходимо позаботиться о правильной расцветке презентации, чтобы слайд хорошо «читался»,
• необходимо четко рассчитать время на показ того или иного слайда, чтобы презентация была дополнением к лекции, а не наоборот.

Следующим видом  учебной деятельности являются практические занятия - форма организации учебного процесса, направленная на закрепление теоретических знаний путем обсуждения первоисточников и решения конкретных задач, проходящее под руководством преподавателя. Использование информационных технологий требует изменения характера организации практических занятий и усиления их методической обеспеченности.

Практические  занятия по решению задач могут быть проведены с помощью электронного задачника или базы данных, в которых собраны типовые и уникальные задачи по всем основным темам учебного курса. При этом электронный задачник может одновременно выполнять функции тренажера, т.к. с его помощью можно сформировать навыки решения типовых задач, осознать связь между полученными теоретическими знаниями и конкретными проблемами, на решение которых они могут быть направлены.

Лабораторные  работы позволяют объединить теоретико-методологические знания и практические навыки учащихся в процессе научно-исследовательской деятельности. Лабораторная работа - форма организации учебного процесса, направленная на получение навыков практической деятельности путем работы с материальными объектами или моделями предметной области курса.