Виртуальные приборы как информационные технологии в образовательном процессе

В статье говорится об информационных технологиях в образовании, а именно о возможностях применения технологии виртуальных приборов в образовательном процессе. Подробно исследуются все преимущества данного процесса. Рассмотрены и приведены в качестве примера системы виртуализации серверов, компьютерных сетей, как Microsoft Visio, Net Creacker, Microsoft Hyper-V и т.д. 

В нынешнее время развитие общества происходит под большим влиянием на него современных информационных технологий, которые интегрировались почти во все сферы человеческой деятельности, образуют глобальное информационное пространство. Одной из немаловажных частей данного процесса является информатизация образования. Информатизация образования стала неотъемлемой частью всего образовательного процесса, которая в значительной мере повышает его качество.

Под средствами современных информационных и коммуникационных технологий понимаются программные, программно-аппаратные и технические средства, а также современные средства и системы транслирования информации, информационного обмена, обеспечивающие операции по сбору, продуцированию, накоплению, хранению, обработке, передаче информации и возможность доступа к информационным ресурсам компьютерных сетей. К средствам современных информационных и коммуникационных технологий относятся ЭВМ, ПЭВМ, локальные вычислительные сети, устройства вводавывода информации, средства ввода и манипулирования текстовой и графической информацией, средства архивного хранения больших объемов информации и другое периферийное оборудование современных ЭВМ; устройства для преобразования данных из графической или звуковой формы представления данных в цифровую и обратно; средства и устройства манипулирования аудиовизуальной информацией (на базе технологий Мультимедиа и «Виртуальная реальность»); системы искусственного интеллекта; системы машинной графики, программные комплексы и др.; современные средства связи, обеспечивающие информационное взаимодействие пользователей, как на локальном уровне, так и глобальном [1].

Определяющее значение в образовании и научных исследованиях имеют информационно-вычислительные системы. Развитие информатики и информатизации образования в последнее время приводят к пересмотру основных концепций представления научных знаний даже в уже четко разработанных и весьма формализованных областях и выдвигают на первый план задачу структурирования этих знаний. Именно в этой области необходима разработка виртуальных учебно-научных лабораторий, использование которых в образовании являются перспективным направлением в подготовке будущего учителя информатики, высококвалифицированных научных кадров. Электронные образовательные ресурсы на основе современной компьютерной трехмерной симуляции процессов и явлений и устройств реализуются в форме мультимедийных учебно-научных лабораторий или виртуальных приборов. Новизна технологии виртуальных приборов аргументируется использованием современных приложений для виртуализации реальных приборов, средств компьютерного моделирования и активным внедрением информационных технологий в сферу образования как нового трансдисциплинарного направления.

Сформулируем основные преимущества использования технологии виртуальных приборов:

  • существующие компьютерные классы, лабораторные стенды и мастерские недостаточно оснащены современными приборами, устройствами и аппаратами;
  • устройства компьютерных классов, лабораторных стендов и учебных мастерских введены в действие после списания с производства, не отвечают современным требованиям и морально устарели, что может искажать результаты работ и служить потенциальным источником опасности для обучающихся;
  • макеты, лабораторные оборудования и стенды требуют ежегодного усовершенствования, которое приводит к дополнительным финансовым затратам;
  • современные компьютерные технологии позволяют пронаблюдать процессы, трудноразличимые в реальных условиях без применения дополнительной техники, например, из-за малых размеров наблюдаемых частиц;
  • виртуальные приборы дают возможность моделирования процессов, протекание которых принципиально невозможно в лабораторных условиях;
  • виртуальные приборы дают возможность проникновения в тонкости процессов и наблюдения происходящего в другом масштабе времени, что актуально для процессов, протекающих за доли секунды или, напротив, длящихся в течение нескольких лет;
  • безопасность – является немаловажным плюсом использования виртуальных лабораторий в случаях, где идет работа, например, с высокими напряжениями;
  • из-за инерционности работы или процессов на некоторых лабораторных установках за отведенное для них время, трудно проводить повторные анализ или проверку;
  • приобретение слушателями достаточных навыков и опыта работы в определенной области требует необходимости повторения занятий, что не всегда выполняется во избежание частых поломок установок и дополнительных затрат на расходные материалы;
  • виртуальные приборы являются высокоэффективным методом обучения, что обусловлено низким уровнем абстракции содержащегося в них учебного материала, иными словами, виртуальная среда обучения в мультимедийных учебно-научных лабораториях максимально имитирует реальные условия.

Для того чтобы сформировать более ясное представление о виртуализации приборов рассмотрим ключевые особенности виртуализации серверов в образовательном процессе.

Виртуализация серверов – это программное представление с помощью мощного специального программного обеспечения аппаратного обеспечения компьютера, таких как процессор, память, жесткий диск, сетевые адаптеры и т.д. На данный виртуальный компьютер можно, к примеру, установить виртуальные приложения, операционную систему, и эти виртуальные компьютер и программное обеспечение будут работать также без каких-либо недостатков, как и обычный реальный компьютер. Самое немаловажное достоинство этой технологии – это запуск сразу нескольких виртуальных компьютеров с виртуальным программным обеспечением внутри, работающих независимо друг от друга.

Основное применение такой технологии является образовательный процесс. Такая виртуализация позволяет сократить количество серверов благодаря консолидации, что позволит сэкономить на приобретение оборудования, а также на электроэнергии. К тому же если во время обучения, например на практическом занятии, в так называемом макете сервера произошел сбой, то это никак не отразится на работе всей IT-инфраструктуры. 

Учебный процесс с применением виртуализации компьютерных устройств.    

Рис.1 Учебный процесс с применением виртуализации компьютерных устройств.

Архитектура Microsoft Hyper-V 

Рис.2 Архитектура Microsoft Hyper-V 

Главное преимущество, которое незаменимо в образовательном процессе это возможность удаленного доступа к консоли виртуальных серверов на «виртуальноаппаратном» уровне. Для того чтобы перезагрузить сервер студенту нет необходимости идти в серверную комнату, достаточно нажать на виртуальную кнопку «RESET»

В настоящее время систем для виртуализации тех или иных устройств и приборов становится все больше и больше. Самые известные и распространенные – это графический редактор Microsoft Visio для виртуализации компьютерных сетей содержащий в себе множество шаблонов для визуализации компонентов сети, более усовершенствованное приложение Net Creacker, Microsoft Hyper-V для виртуализации серверов и т.д.

Основные шаблоны категории Сеть в Microsoft Visio

Рис.3 Основные шаблоны категории Сеть в Microsoft Visio

Загрузка проекта в рабочее окно NetCreacker

Рис.4 Загрузка проекта в рабочее окно NetCreacker

 Проектирование «домашней» локальной сети в NetCreacker

Рис.5 Проектирование «домашней» локальной сети в NetCreacker 

Учитывая вышесказанное, мы предлагаем использовать системы виртуализации как средство построения компьютерных сетей, виртуализации серверов, приложений во время проведения лабораторно-практических занятий по курсу «Информатика». Данный подход возможен за счет того, что современные обучаемые, как правило, умеют работать с электронной почтой, осуществлять поиск информации в сети Интернет и поэтому такое наполнение лабораторной работы для них уже становится неинтересным и бесполезным. В случае заполнения содержания занятия интерактивным взаимодействием с программами виртуализации интерес к обучению возрастает, меняется отношение к самому предмету и педагогу в лучшую сторону.

 

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

  1. Информационные технологии в процессе обучения. — [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.griban.ru/blog/14-informacionnye-tehnologii-v-processeobuchenija.html
  2. http://www.intuit.ru/studies/courses/2324/624/lecture/13588
  3. Конева С.Н. Лабораторные работы по информатике. – Алматы: КазНПУ им.Абая, 2008.-80 с.
  4. Берман Н.Д. MSVisio 2010: Основы работы. – Хабаровск, Изд-во ТОГУ, 2014.99 с. 
  5. Белов, М.А. Принципы проектирования виртуальной компьютерной лаборатории на основе технологии облачных вычислений / М.А. Белов, О.Е. Антипов // Сборник трудов международной конференции «Современные проблемы и пути их решения в науке, транспорте, производстве и образовании – 2010». Одесса: УКРНИИМФ,
  6. Норенков, И.П. Информационные технологии в образовании / И.П. Норенков, А.М. Зимин // М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2004. 352 с.
  7. Афанасьев, В.О. Исследования и разработка системы интерактивного наблюдения индуцированной виртуальной среды (системы виртуального присутствия) / В.О. Афанасьев, А.Г. Бровкин // Космонавтика и ракетостроение. № 20.
Год: 2015
Город: Алматы
Категория: Педагогика
loading...