Информационные и коммуникационные технологии в образовании. Учебное пособие для студентов-бакалавров по направлению 540600 (050700.62) — «Педагогика»

желание человека насладиться музыкой часто наталкивалось на собственную бесталанность или же отсутствие музыкантов, способных усладить слух жаждущего музыки человека. В период расцвета механики (в XVI–XVII веках) человеку удалось побороть проблему музыкального голода — создаются механические музыкальные устройства, снабженные техническими приспособлениями для исполнения зафиксированных на дисках или валиках произведений или наигрышей без непосредственного участия музыкантов. К числу таких устройств относятся музыкальные табакерки и шкатулки, позднее шарманки. Устройство музыкальной шкатулки в художественной форме в XIX веке очень хорошо описал В.Ф. Одоевский1 в сказке для детей «Городок в табакерке».

Механические музыкальные устройства, сохранявшие и воспроизводившие музыку, не способны были сохранить и воспроизвести главное — человеческий голос. И вот во второй половине XIX века (в 1877 году) американский изобретатель Томас Эдисон изобретает и изготавливает устройство, которое называет фонографом. Фонограф (от греч. phone– звук и graf – писать) — это прибор для механической звукозаписи и звуковоспроизведения. Звук фонографом записывается на цилиндрическом валике, обёрнутом оловянной фольгой (или бумажной лентой, покрытой тонким слоем воска) при помощи иглы (резца), связанной с мембраной2. Звуковые колебания воздуха воздействуют на мембрану, которая превращает их в механические перемещения резца-иглы. Игла, под действием перемещений мембраны, вычерчивает на поверхности мягкой свинцовой фольги (или восковой поверхности) вращающегося валика винтовую канавку переменной глубины.

1 Владимир Федорович Одоевский (1803–1869), князь, русский писатель, журналист, издатель, музыковед. Автор сказки для детей «Городок в табакерке», изданной в 1838 году и вошедшей в сборник «Сказки и повести для детей дедушки Иринея». В последующем (в XIX – первой половине XX веков). Сказки и повести для детей дедушки Иринея В.Ф. Одоевского стали хрестоматийным детским чтением в России.

2 Мембрана (лат. membrane – кожица) – натянутая, пленка, металлическая фольга или токая гибкая металлическая пластина, воспринимающая колебания воздуха и преобразующая их в механические перемещения.

121

При воспроизведении движущаяся по канавке игла совершает механические колебания и связанная с ней мембрана превращает эти колебания в звук. Любопытно, что в фонографе Т. Эдисона используется практически тот же принцип записи человеческой речи, который использовали древние римляне, которые, подобно своим предшественникам-грекам, обычно делали записки или писали краткие сообщения на деревянных дощечках с тонким восковым покрытием, процарапывая буквы заостренной палоч-

кой (стилусом).

В усовершенствованном виде фонограф применялся до 30-х годов­ XX века преимущественно как диктофон1. Благодаря фонографу до нас дошли голоса Л.Н. Толстого, Ф.И. Шаляпина, С.А. Есенина, В.В. Маяковского и других выдающихся представителей человечества конца XIX – начала XX веков.

На основе фонографа были созданы граммофон и патефон, вытесненные (в 40–50-х годах XX века) электромеханическими

имагнитнымивоспроизводящимиизаписывающимиустройствами (электрофоном, магнитофоном и так далее). Особенностью граммофона и патефона было то, что они в отличие от фонографа не могли записывать звук и использовались как звуковоспроизводящиеустройства.Воспроизводилионизвук(музыку,песни,речи

итакдалее)сфабричноизготовляемыхграммофонныхпластинок (грампластинок). В конце XIX – начале XX веков возникла целая мировая индустрия звукозаписи и изготовления грампластинок, которые можно было прослушивать на граммофонах и патефонах, а позже на электрофонах — электрических проигрывателях.

Механическая звукозапись, принцип которой лег в основу фонографа Эдисона, была вытеснена в середине 50-х годов прошлого века магнитной звукозаписью.

Необходимо напомнить, что наряду с механической звукозаписью, в тот же период XIX века (1886 году) появилось устройство для передачи звука на большие расстояния, названное его

1 Диктофон (от лат. dicto – диктую и греч. phone – звук ) – аппарат для звукозаписи речи с целью её последующей диктовки и записи текста речи от руки на бумаге.

122

изобретателем Александром Беллом — телефон (от греч. tele – вдаль, далеко и phone – звук). Телефон представлял собой электрическое устройство, преобразующее звуки человеческой речи

вэлектрические сигналы, которые по проводам можно было передавать на сколь угодно большие расстояния. На другом конце телефонной линии такой же аппарат (телефон) преобразовывал электрические сигналы в звуки человеческой речи. Обычный телефонный аппарат и по настоящий день состоит из двух частей: корпуса и телефонной трубки. В телефонной трубке имеются два миниатюрных элемента: передающий (микрофон) и приемный (громкоговоритель-наушник). Первый служит для преобразования звуковых колебаний человеческой речи в электрические колебания, второй наоборот — для превращения электрических колебаний в механические, которые в свою очередь, преобразуются

взвуковые колебания воздуха. Конструкция любого микрофона содержит мембрану, аналогичную мембране фонографа и превращающую звуковые колебания в механические. Далее, в отличие от фонографа, в микрофоне механические колебания мембраны превращаются в электрические сигналы. Известны три основных принципа превращения механических колебаний мембраны

вэлектрический сигнал:

•• изменение электрического сопротивления угольного порошка в зависимости от степени его сжатия мембраной (угольные микрофоны);

•• возникновение в катушке с проводом (согласно закону электромагнитной­ индукции) электродвижущей силы (ЭДС) при механическом перемещении относительно нее источника магнитного поля (электродинамические микрофоны);

•• возникновение ЭДС на концах пьезокристалла (вследствие пьезоэлектрического эффекта) при его механической деформации (пьезоэлектрические микрофоны).

Громкоговоритель-наушник в телефоне работал на электродинамическом принципе1: Ток звуковой частоты, протекая по

1 В современных телефонах в качестве громкоговорителей-наушников часто­ используются пьезоэлектрические устройства.

123

катушке электромагнита в наушнике, создавал в ней магнитное поле, под действием которого тонкая стальная мембрана наушника колебалась, вызывая звуковые колебания воздуха.

Телефон,преобразуязвуковыеколебаниявэлектрические,позволял передавать их по проводам на большие расстояния, но в те годы еще не было способов сохранять (запоминать) электрические колебания.

Середина XX века ознаменовалась возникновением и развитием электронных устройств, способных усиливать слабые электрические сигналы и преобразовывать их в другие виды сигналов, в частности в намагниченность соответствующих участков специальной магнитной ленты. Эта лента могла сохранять намагниченность отдельных своих участков достаточно долго. При необходимости, намагниченность участков магнитной ленты могла быть преобразована обратно в электрические сигналы звуковой частоты, которые после их усиления превращались с помощью электродинамических громкоговорителей в звуковые колебания. Появился магнитофон (от англ. – magnet или русского – магнит и греч. phone – звук) — аппарат для магнитной записи и воспроизведения звука. В состав магнитофона входят лентопротяжный механизм для передвижения (перематывания) магнитной ленты, усилители электрических сигналов, магнитные головки для записи, а также для воспроизведения и стирания записи.

Магнитная запись звуковых сигналов просуществовала до конца XX века, пока ее не вытеснила запись звука на компактдисках (CD) и цифровая запись звука в различных видах современной компьютерной памяти, в том числе и флэш-памяти.

Нарядусразвитиеммагнитнойзвукозаписи,прогрессвэлектронике привел к огромным успехам в производстве звуковоспроизводящей аппаратуры. Появление все более мощных электронных усилителей позволило наращивать громкость звуковоспроизведения.

Современный электродинамический громкоговоритель (динамик), широко использующийся в акустической аппаратуре, состоитизпостоянногомагнитаскольцевымзазором,вкоторомможет свободно перемещаться, не касаясь стенок, тонкая катушка,

124

прикрепленная к упругому раструбу-диффузору. При пропускании тока звуковой частоты через катушку, воздействующая на нее электромагнитная сила вызывает колебания диффузора, который формирует в окружающем воздушном пространстве звуки. Громкость звука зависит от размера и амплитуды колебаний диффузора. Вместе с тем, высота звука также зависит от размеров диффузора: чем больше размер диффузора, тем хуже он воспроизводит высокочастотные звуковые колебания. Таким образом, возникает проблема — один и тот же громкоговоритель не может с одинаковой силой (громкостью) воспроизводить различные звуковые частоты: высокие, средние и низкие, что приводит к нежелательным искажениям в звучании. Чтобы преодолеть эту проблему и для качественного воспроизведения различных частот, воспринимаемых человеческим ухом, стали использовать акустические системы (колонки), состоящие из нескольких динамиков: основных, воспроизводящих большую часть диапазона частот, маленьких, воспроизводящих высокие частоты и низкочастотных с большими диффузорами, воспроизводящих самые низкие частоты.

7.4. Персональные компьютеры

Персональный компьютер — универсальное многофункциональное техническое средство, предназначенное для работы с различными видами информации и решения самых разнообразных задач, от набора текста и выполнения простейших расчетов, до редактирования рисунков, фотографий, аудио- и видеозаписей, прослушивания звуковых альбомов и просмотра видеофильмов, а также для обмена информацией и доступа в информационные сети, в частности в Интернет [37]. Компьютер — работает под управлением набора установленных на нем программ (программного обеспечения).

В состав персонального компьютера (далее компьютера) входят:

•системный блок;

•монитор;

•клавиатура и мышь;

•комплекс программного обеспечения;

125

К компьютеру может подключаться различное периферийное оборудование:

•аудиоколонки;

•микрофон;

•принтер;

•сканер;

•графический планшет;

•джойстик;

•модем;

•другое специальное оборудование.

Внутри системного блока находится системная (материнская) плата, на которой установлены процессор и оперативная память, и к которой подключены:

•• накопители на жестких дисках (HDD);

•• дисковод гибких дисков (FDD);

•• дисковод оптических дисков (CD или DVD дисководы);

•• считыватели с электронных карт памяти (картридеры); а также видеокарта, звуковая (аудио-) карта, сетевая карта и другие компоненты.

Основная часть компьютера — процессор, он осуществляет выполнение всех запускаемых на компьютере программ и обработку всей информации, поступающей в компьютер. При этом процессор активно использует установленную на материнской плате оперативную память, размеры которой могут меняться от 256 Мбайт до 4 Гбайт. Мощностью процессора (его быстродействием) и объемом имеющейся оперативной памяти определяются возможности компьютера по обработки информации. Например, для ввода и редактирования текста или выполнения несложных вычислений достаточно «весьма скромного процессора», а для редактирования высококачественных изображений (фотографий), редактирования аудио- и видеофильмов, просмотра DVD фильмов или игры в современные компьютерные игры, требуется весьма мощный процессор, иначе компьютер не будет успевать обрабатывать информацию и будет «тормозить» работу пользователя.

126

Системная (материнская) плата соединяет все компоненты компьютера в единое целое и обеспечивает их согласованную работу. В последние годы в системную плату все чаще интегрируют видеокарту, аудиокарту, сетевую карту и др. компоненты.

Системная плата должна соответствовать мощности процессора и поддерживать нормальную работу подключенных к компьютеру устройств.

Монитор отображает визуальную информацию на экране

ихарактеризуется размерами и форматом (соотношением горизонтали и вертикали 4:3 или 16:9 экрана), разрешением, качеством цветопередачи и частотой обновления экрана. Размер экрана выражается размером его диагонали в дюймах (1 дюйм = 2,54 мм) и обычно находится в интервале от 15 до 19-20 дюймов. Разрешение экрана характеризуется максимальным количеством точек, на которые может быть разбито его изображение (растр),

ионо колеблется в интервале от 800 на 600 точек (старые модели мониторов) до 1600 на 1200 точек (для формата 4:3). Чем больше разрешение экрана, тем менее заметны точки, из которых состоит изображение, и тем выше его качество. Качество цветопередачи характеризуется количеством оттенков цветов, которое способен воспроизводить монитор. Выделяют среднее количество оттенков цветов (16 бит, формат High Color) — 65,5 тыс., и высокое (32 бита, формат True Color) — 16,7 млн. цветов. Чем выше количество воспроизводимых цветов, тем высшее качество изображения. Следует помнить, что чем высшее качество изображения, тем больше его объем, выраженный в байтах, и, соответственно, выше требования к процессору компьютера по его мощности. Частота обновления экрана меняется в интервале от 60 герц до 85–100 герц и ее значение влияет на восприятие изображения человеком: чем выше частота, тем меньше устают глаза человека, работающего за монитором. При этом качество изображения наряду с возможностями монитора определяется характеристиками установленной в компьютере видеокарты. Очевидно, что параметры используемого монитора и его настройки самым непосредственным образом влияют как на сегодняшнее самочувствие

127

человека, работающего за компьютером, так и на состояние его здоровья (в первую очередь зрения) в будущем.

Клавиатура и мышь используются для управления работой компьютера, для ввода текстовой и цифровой информации (клавиатура), а также для рисования на компьютере (мышь).

Дляобеспечениянормальнойработыкомпьютерананемустанавливается программное обеспечение, состав которого определяется задачами, решаемыми на каждом компьютере.

Программное обеспечение, установленное на компьютере, условно можно разделить на четыре группы:

•Операционная система — специальный комплекс программ, управляющий работой компьютера и организующий взаимодействие пользователя с компьютером.

•Драйверы — специальные программы, поставляемые в комп­ лекте с компонентами компьютера и периферийным оборудованием и обеспечивающие правильное и надежное функционирование устройств в установленной операционной системе.

•Прикладные программы — пакеты программ и программы, предназначенные для решения на компьютере различных видов пользовательских задач. К прикладным программам относятся текстовые и графические редакторы, электронные таблицы, медиаплееры для прослушивания аудио- и просмотра видеофайлов, браузеры (программы для работы в Интернет) и другие программы.

•Вспомогательные программы — программы, которые используются для решения специальных задач по обслуживанию

исовершенствования работы компьютера. К вспомогательным программам относятся разнообразные утилиты (например, утилиты проверки работы и обслуживания жестких дисков, утилиты восстановления файлов и так далее); программыархиваторы, позволяющие упаковывать (уменьшать размеры, сжимать) и распаковывать файлы; программы-антивирусы, позволяющие выявлять и лечить зараженные вирусами файлы,

идругие программы.

128

7.5. Интерактивные средства обучения

Особое место в компьютерных технологиях обучения занимают интерактивные технологии с использованием интерактивных средств обучения:

•• интерактивная доска;

•• интерактивный планшет (монитор, дисплей). Интерактивная доска (Smart Board) внешне похожа на школь-

ную доску и может использоваться как обычная маркерная доска. Вместе с тем, интерактивная доска комплектуется несколькими электронными фломастерами и электронной губкой для стирания и подключается к компьютеру.

Используется интерактивная доска в комплексе с компьютером и мультимедиапроектором — изображение с компьютера (аналогичное изображению на мониторе) проецируется через мультимедиапроектор на доску, как на экран. Интерактивность доски заключается в том, что она чувствительна к прикосновениям (фломастера, губки, указки или человеческого пальца) в любой точке поверхности доски, причем отлично различает место (точку) прикосновения. Специальной операцией — калибровкой достигается точное соответствие точек прикосновения к доске и спроецированного на неё изображения.

Работа учителя с доской заключается в том, что на доску проецируются заранее подготовленные для работы с компьютером страницы учебно-дидактического материала. Управление компьютерным материалом возможно непосредственно прикосновением к доске (указкой или рукой), подобно управлению курсором мыши на экране монитора. Разумеется, рукой на доске можно реализовать режим перетаскивания элементов компьютерного стола, прокручивание линеек прокрутки, то есть режим Drug & Drop — «Тащи и брось».

Интерактивная доска имеет виртуальную клавиатуру: учитель может вызвать ее на доску-экран и, прикасаясь к изображению клавиш клавиатуры, набирать текст в кириллице или латинице в нужном месте изображения. Кроме того, возможно включение правой клавиши мыши, и тогда прикосновение к доске будет

129

вызывать контекстное меню и производить другие необходимые действия.

На уроке учитель использует заранее подготовленный учебно-дидактическийматериал,вкоторыйможетбытьвключен текст, таблицы, схемы, рисунки, фотографии — все, что можно включить в обычный компьютерный учебно-дидактический материал. Часто в качестве такого учебно-дидактического материала используют презентации, подготовленные в PowerPoint. Но в отличие от обычной демонстрации презентации на экране, работа с интерактивной доской позволяет учителю по ходу объяснения рисовать цветными фломастерами на изображениях, делать надписи от руки, стирать их и производить все другие операции, которые использует учитель в своей работе с обычной доской. Кроме того, педагог может пользоватся виртуальной клавиатурой.

Вработесдетьмиможновызватьребенкакдоскеипопросить его выполнить упражнение: заполнить фломастером пропуски в задании по русскому или иностранному языку на доске, решить пример по математике и так далее В практике работы студентов педагогического факультета МГПУ с интерактивной доской они часто используют задания для детей в форме кроссворда, который дети должны коллективно решать, заполняя по очереди его ячейки на доске фломастером.

Нарядусиспользованиемтрадиционныхкомпьютерныхучебнодидактических средств, интерактивная доска имеет собственные инструментальные средства создания учебно-дидактических материалов к урокам. К числу таких средств относится интеллектуаль-

ная тетрадь (SMART Notebook).

Тетрадь интерактивной доски позволяет педагогу готовить материал для урока с использованием традиционных компьютерных возможностей (текст, таблицы, рисунки и так далее). Программные средства подготовки материала к уроку в тетради могут быть установлены (инсталлированы) на компьютере педагога независимо от подключения доски. В эти программные средства включена коллекция заготовок к урокам по различным дисципли-

130