Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Цифровые технологии в образовании (Digital Technologies in Education). Билингвальное учебное пособие
.pdf
91
составления маршрута экспедиции, исследования конкретных географических объектов и получения данных о них на картах, до визуализации итогов
исследования путем нанесения на карту результатов измерений; также
карты применяются сейчас для вовлечения учащихся в гражданскую науку
(научное волонтерство), когда школьники принимают участие в исследованиях, связанных с климатом, погодой, распространением животных, растений и вносят данные, получаемые в своем регионе для получения более
полной общей картины (примеры проектов можно найти в источнике
https://sysblok.ru/ecology/chto-takoe-grazhdanskaja-nauka-i-kak-uchastvovatv-kontrole-vozduha/). Учащиеся также могут анализировать пространствен-
ные данные и строить карты, чтобы выявить тенденции и взаимосвязи
между различными переменными, например, между количеством пластика в воде и количеством несанкционированных свалок;
- создание интерактивных учебных материалов: учителя могут использовать ГИС для создания интерактивных учебных материалов на основе
карты или спутниковых снимков для подачи учебного материалы и для его
повторения в игровой форме, например, они могут создавать игры, викторины или интерактивные уроки, основанные на географических данных;
- проекты и соревнования, ориентированные на решение задач наук и
Земле, в том числе, важных каждому жителю с применением ГИС, например, они могут попросить учащихся создать карты определенного региона
с учетом различных аспектов, таких как инфраструктура, экология или туризм;
- обучение пространственной грамотности и развитие пространственного мышления: при регулярном применении ГИТ обучающиеся учатся читать карты, интерпретировать пространственные данные, анализировать
географическую информацию и делать выводы на основе пространственных шаблонов и взаимосвязей;
- интеграция предметов: ГИТ могут выступить как инструментальная основа интеграции предметов (географии, биологии, истории, экологии, социология, филологических наук) для демонстрации учащимся того, что
наука дает комплексную информацию и способствует формированию системных взглядов на мир. Например, студенты могут исследовать распределение видов в биологических системах или анализировать исторические
события с использованием географических данных.
Вот некоторые примеры интеграции ГИТ для учителей по различным
предметам:
1. Географические и социальные науки: визуализация географических
данных, таких как рельеф, климатические зоны, плотность населения и т.д.;
92
анализ изменений окружающей среды и землепользования с течением времени; отслеживание миграционных потоков, распространения культур и
языков.
2. История и общественные науки: картографическая визуализация исторических событий, битв, маршрутов исследователей и т.д; анализ исторических демографических данных, торговых путей и распространения цивилизаций; изучение влияния географических факторов на исторические процессы.
3. Естественные науки: мониторинг изменений окружающей среды, растительного и животного мира; моделирование распространения и миграции видов; визуализация геологических данных, месторождений полезных
ископаемых и т.д.;
4. Междисциплинарные проекты: исследования взаимосвязи между
различными факторами в рамках одного проекта; визуализация и анализ
данных из различных источников на одной карте; расширение кругозора
учащихся, повышение их осведомлённости в том числе и о родном регионе.
Таким образом, ГИТ позволяют учителям наглядно представлять данные, выявлять пространственные закономерности и развивать у учащихся
пространственное мышление. Использование ГИТ делает уроки более интерактивными, наглядными и увлекательными для учащихся, особенно,
если учащиеся вовлекаются в процесс создания или видоизменения цифровых карт.
Аддитивные технологии
Аддитивные технологии (аддитивное производство, аддитивное изготовление, Additive Manufacturing), представляют собой метод производства
объектов, при котором материал наносится по слоям с использованием
цифровой модели. Это отличается от традиционных методов производства,
которые обычно включают удаление материала путем резания или формования – отсюда и название технологии, от английского глагола to add – добавлять. Процесс аддитивного производства начинается с создания трехмерной модели объекта в компьютерной программе. Затем эту модель разбивают на тонкие слои, и специализированное оборудование, такое как 3Dпринтеры, используется для последовательного нанесения каждого слоя
материала до получения полного объекта.
В образовательном процесс аддитивные технологии понимаются, в основном, как применение 3D принтеров для решения образовательных задач, что дополняет традиционные методы обучения, повышает наглядность
в обучении. Вот несколько способов, как 3D-принтеры могут быть использованы в образовании:
93
1. Визуализация концепций: с помощью 3D-принтеров учащиеся могут
создавать физические модели сложных концепций (которые сложно представить в виртуальной форме), таких как молекулярная структура химических соединений, геометрические фигуры, географические объекты и т. д.
Это помогает им лучше понимать абстрактные концепции.
2. Прототипирование в проектной деятельности: учащиеся могут использовать 3D-принтеры для создания прототипов результатов своих проектов и идей для тестирования и коррекции дизайнов в реальном масштабе.
3. Создание средств обучения: 3D-печать позволяет педагогу создавать
учебные материалы, повышающие активность учащихся, например, пазлы,
модели анатомии, исторические артефакты и т. д.
4. Стимулирование творческого мышления: учащиеся могут экспериментировать с различными проектами и материалами, искать новые способы решения проблем и воплощать свои идеи в реальные объекты.
5. Профориентация: знание работы с 3D-принтерами и прототипированием становится все более важным для многих профессий, таких как инженерия, дизайн, медицина и архитектура. Предоставление школьникам
опыта работы с этими технологиями помогает им развивать навыки, которые могут пригодиться в будущей карьере.
6. Реализация междисциплинарного подхода: 3D-печать объединяет
различные дисциплины, такие как дизайн, программирование, математика
и инженерия, что способствует междисциплинарному обучению.
7. Повышение мотивации и вовлеченности через демонстрацию практической реализации результатов работы по проекту в виде предметов, созданных на 3D принтере. Возможность создавать реальные физические
объекты делает процесс обучения более увлекательным и мотивирующим
для учащихся.
Рассмотрим применение аддитивных технологий на уроках дисциплин
естественно-научного цикла. На уроке биологии аддитивные технологии
могут быть использованы, например, для создания трехмерных моделей
клеток или органов: учитель может попросить учеников создать модели
клеток с помощью 3D-принтера или других аддитивных технологий, что позволит учащимся лучше понять структуру и функцию клеток, а также визуализировать сложные процессы, происходящие внутри них. На уроках географии можно создавать модели рельефа недоступных зон для их понимания – например, 3D модель подводного рельефа Черного моря.
94
Для того, чтобы данную технологию можно было применять на других
предметах, основные знания и умений по работе с 3D-принтерами учащиеся получают на уроках технологии и информатики. Также внедрение 3Dпринтеров в образовательный процесс становится доступнее для многих
образовательных организаций за счет постепенного удешевления самого
оборудования, появления библиотек (в том числе и бесплатных) шаблонов
моделей для вывода на печать.
Таким образом, использование аддитивных технологий может сделать
учебный процесс более интересным, наглядным и эффективным, помогая
учащимся лучше усваивать материал и развивать свои навыки в области
проектной деятельности, способствует более глубокому и интерактивному
обучению, развитию творческого мышления и подготовке школьников к будущим профессиям в современном мире.
Средства ИКТ для визуализации информации
в образовательном процессе
Чаще всего в образовательном процессе применяются комплексные объекты, которые объединяют несколько видов визуального представления информации, где графика и текст сочетаются со специализированными символами. Если рассматривать визуализацию как представление в виде, воспринимаемом через зрительный канал, то можно выделить следующие способы:
1. Визуализация учебного материала в текстовом виде: учебный материал включает символы; текст; списки (нумерованный и маркированный).
При текстовом представлении могут применяться приемы, задействующие
и другие каналы восприятия: так, например, при структурировании информации в электронном виде, текст будет лучше запоминаться, если при его
написании использовать приемы, лежащие в основе представления стихотворных строк, то есть необходимо делать принудительный переход строки
(сочетание клавиш Shift+Enter) там, где есть ритмическая пауза. В этом случае наряду с визуальным восприятием ассоциативно включается аудиальный механизм. Например: формулировка Второго закона Ньютона:
Вместо списков можно использовать гибридный формат, как представ-
лено на рисунке 1.
95
Тогда маркерный список вида:
Виды презентаций:
– бизнес презентации;
– образовательные презентации (включая и результаты выполнения
учебных проектов обучающихся);
– научные.
Превращается:
Рисунок 1 – Вариант визуализации информации вместо применения списков
Альтернатива спискам при структурировании текстовой информации –
чек-листы – списки задач или действий, которые составляются для систематического контроля выполнения определенных процессов или задач. Чеклист помогает организовать работу, не забыть о важных шагах и обеспечить
ее качество. Обычно чек-лист содержит перечень пунктов, которые нужно
выполнить, и зоны, где после выполнения каждого пункта можно отмечать
его как выполненный.».
2. Табличный способ представления информации, также является одним из самых распространенных. В рамках этого способа структурирования
информации применяются таблицы двух видов:
– кросс таблица – Cross table: таблица, где строкам соответствует одна
группа данных, столбцам – другая, их пересечение содержит информацию,
объединяющую их; для понимания и извлечения информации из такой таблицы нужен качественный анализ, который производит человек;
– флэт таблица – Flat table: таблица, где строкам соответствует один объект, столбцы – его свойства (атрибуты), что дает более формализованное
96
представление информации; такой вид таблиц используется для представления данных, предназначенных для автоматизированного анализа.
3. Графический способ представления информации, включающий как
унарные изображения (рисунки, схемы (графические органайзеры), диаграммы), так и комплексные «изображения». При графическом способе визуализации значительных объемов теоретической информации и при планировании работ, применяются так называемые графические органайзеры,
которые понимаются как:
– инструменты визуальной коммуникации, которые используют
наглядные средства выражения содержания, они играют все большую роль
в процессе организованного обучения и могут быть с успехом использованы
в самообразовании;
– схемы для представления аналитики;
– «это все, что каким-то образом помогает организовать информацию
на листе бумаги (или экране компьютера), чтобы улучшить ее запоминание,
усвоение, анализ или применение».
Виды графических органайзеров, наиболее часто применяемых в образовательном процессе: кластеры (классификация, анализ); ментальные
карты (запоминание информации, определение связей между частями информации, планирование, протоколирование результатов мозгового
штурма); концептуальные схемы (отображение сути процесса, планирование); денотатный граф (рассмотрение всех аспектов объекта или явления);
причинные диаграммы/схема «Рыбий скелет» (установление причинноследственных связей и выявление факторов, влияющих на процесс); диаграммы Венна (анализ, синтез); диаграмма Ганта (планирование, распределение задач и ресурсов для их реализации, учет времени).
Примером комплексного подхода к визуализации информации является инфографика, которая рассматривается как:
– графический способ подачи информации, данных и знаний, целью кото-
рого является быстро и чётко преподносить сложную информацию (Википедия39);
– визуализация информации в целях последующего анализа, выявле-
ния взаимосвязей и представления корреляции между несколькими массивами данных в удобной форме, позволяющей наблюдателю быстро разобраться в представленной информации40;
39
https://ru.wikipedia.org/wiki/Инфографика
40
Источник определения Панюкова С. А., Федотовский В. В., Яшина А. А. Инфографика.
Что это и с чем ее едят? // Знак: проблемное поле медиаобразования. - 2014. - №2 (14).
– С.100-111
97
– графическое представление сложной информации для доступного
компактного изложения широкой аудитории.
Важная черта инфографики - комбинация разных способов графического представления, а признаком качественно разработанной инфографики является то, что смысл визуализированной в инфографике информации понятен, даже если убрать текст. An infographic is a compelling blend of
visual data and minimalistic text. The main features of the infographic are visual
representation of facts, events or numbers; it reflects a pattern and aligns to a
story; it tells a premeditated story with a set conclusion; it is subjective – guides
the audience to a particular conclusion.
Нестандартная визуализация.
В образовании к нестандартной визуализации относятся и нетипичные
способы представления текста, и нестандартные способы представления в
виде графических образов. Простейшие варианты нестандартной визуализации текстовой информации – применение облака тэгов и синквейнов, и
более комплексный – дидактический/образовательный комикс.
Облако слов или тегов (англ. tag cloud, word cloud, wordle) – это визуальное
представление списка категорий понятий или тегов, также называемых метками, ярлыками, ключевыми словами и т. п. Облако создается либо на основе
списка, заданного пользователем, где устанавливается степень важности по нумерации понятий от важного к неважному, либо на основании значительного
текстового фрагмента, где важность понятий/ключевых слов определяется частотой встречаемости слова в тексте. Наиболее важные или часто встречаемые
слова в облаке выделяются размером букв и/или цветом. Средствами создания
облаков тэгов чаще всего являются сетевые (веб) генераторы, например,
https://www.freewordcloudgenerator.com/generatewordcloud, многие из кото-
рых бесплатны, но не все поддерживают работу с текстами на русском языке.
Облако тэгов может применяться для анонсирования темы занятия, когда оно
проецируется на экран и учащимся предлагается догадаться, о какой теме пойдет речь; облака тэгов также можно использовать для экспресс-анализа развернутых ответов учащихся по теме, которые они дают в виде связных текстов.
Также сами обучающиеся могут использовать облака для анализа больших объемов дополнительного материала и выделения основных понятий.
Второй нестандартный способ представления текста, который будет рассмотрен – синквейн – (от фр. cinquains, англ. cinquain) – стихотворная форма,
включающая пять строк:
Первая строка – одно ключевое слово (понятие), определяющее содержание синквейна.
Вторая строка – два прилагательных, характеризующих данное понятие.
98
Третья строка – три глагола, показывающие действия понятия.
Четвертая строка – короткое предложение, в котором автор выказывает
свое отношение.
Пятая строка – одно слово, обычно существительное, через которое че-
ловек выражает свои чувства, ассоциации, связанные с данным понятием.
Синквейн по информатике:
1. Информация
2. Важная, необходимая
3. Получать, сообщать, передавать
4. Каждый может принять решение, располагая достаточной информа-
цией
5. Сведения
Синквейн по биологии41:
1. Организм
2. Живой, действующий
3. Состоит, обладает, отличается
4. Тело с органами
5. Отдельная особь
Иногда учащимся сложно вникнуть в принцип формирования синквейна,
тогда можно использовать табличный способ представления (рисунок 2).
Рисунок 2 – Табличный синквейн
Дидактический (образовательный) комикс/образовательная манга
относится к нестандартным способам в визуализации учебного матери-
41
Источник синквейна по биологии и дополнительная информация: https://iia-
rf.ru/women/kak-pisat-sinkvein-po-biologii-pravila-sostavleniya-sinkveina-po/
99
ала в виде коротких иллюстрированных историй (Comic strips). Так же комикс как вид задания используется как нестандартная форма проверки
степени освоения учебного материала обучающимися (учащиеся творчески переосмысливают учебный материал и представляют его в виде небольшой «истории в картинках»). Для того, чтобы минимизировать риск
того, что обучающиеся «рисовать как художники не умеют» и сфокусировать их внимание на самой «истории» в виде комикса, применяются сетевые сервисы и программы, в которых есть встроенные заготовки (шаблоны) сцен, персонажей.
Рассмотрим некоторые из них:
Веб- сервисы для создания комиксов:
– веб-сервис StoryboardThat, ссылка https://www.storyboardthat.com/ –
без регистрации можно создать комикс на три сцены, есть гибкие настройки
фона; регистрация необходима при выгрузке комикса; сайт поддерживает
выгрузку файла с комиксом, но на картинках будут «водяные» знаки;
– веб-сервис Stripcreator, ссылка http://www.stripcreator.com/; возможно создание комикса без регистрации, три сцены, под каждой сценой
есть настройки для фона и персонажей;
– веб-сервис Make Beliefs Comix, ссылка https://makebeliefscomix.com/,
для доступа к инструментам и для сохранения нужна регистрация;
– веб-сервис My Story Book, ссылка https://www.mystory-
book.com/books/new, есть версия для учителей, создается в виде книги, но
содержит примитивные картинки – подходит только для схематичного
изображения истории; есть инструкция на английском языке в разделе Tu-
torial;
– веб-сервис Witty Comics, ссылка http://www.wittycomics.com/;
– веб-сервис Write Comics, ссылка http://writecomics.com//;
– веб-сервис Pixton, ссылка https://www.pixton.com/welcome.
Также комиксы можно создавать при помощи программного обеспечения, устанавливаемого на компьютер или планшет, например, редактор
Storyboarder (ссылка для установки https://wonderunit.com/storyboarder/), редактор для векторного рисования Pencil; Comic Maker for Minecraft
(https://androspace.ru/149843-comic-maker-for-minecraft.html); Создатель ко-
миксов (https://pcmac.download/ru/app/1007374503/漫画クリエーター);
Portable Cartoon Maker 3.99 (https://soft.sibnet.ru/soft/5029-portable-cartoon-
maker-3-99/); Comics Maker (https://sites.google.com/site/comicsmakeraarons/).
Поскольку большинство из рекомендуемых программ являются бесплатными,
некоторые из них могут не поддерживаться на момент прочтения этого пособия.
100
Тема 2.3. Технологии структурирования данных
Общепринятое распространенное название для этой технологии - техно-
логия баз данных.
База данных (Database) – совокупность специально организованных сведений, которые хранятся на каком-либо материальном носителе. В основе
любой базы данных лежит модель данных – абстрактное (схематичное)
представление конкретных данных.
Для организации работы с базами данных создан комплекс программ,
получивший название «система управления базами данных» (СУБД).
Виды моделей БД: иерархические, сетевые, реляционные, объектноориентированные, объектно-реляционные, многомерные.
– Иерархическая модель (Hierarchical Model): представление базы дан-
ных в виде древовидной (иерархической) структуры, состоящей из объектов
(данных) различных уровней – от высшего к низшему (более детальному),
пример – структура файловой системы компьютера, которую визуально
можно увидеть, например, в левой части окна приложения «Проводник» ОС
Windows;
– Сетевая модель (Network Model): представление базы данных, вклю-
чающее вертикальные иерархические связи и горизонтальные связи, отражает связь «многие-ко-многим», пример – организация устройств в глобальной сети интернет;
– Реляционная модель данных (Relational Model): совокупность дан-
ных, отражающих взаимоотношения объектов, которые представлены в
виде двумерных таблиц.
Поскольку для создания и работы с каждым видом баз данных разработаны СУБД, то их классификация (виды СУБД) совпадает с разделением БД
по моделям представления данных: иерархические СУБД, реляционные
СУБД, сетевые СУБД.
Также выделяются виды БД и СУБД в зависимости от места их расположения:
– локальные: БД и все части СУБД размещаются на одном компьютере.
– файл-серверные: БД располагается централизованно на файл-сер-
вере, СУБД располагается на каждом «клиентском» компьютере.
– клиент-серверные: СУБД располагается на сервере вместе с БД.
По организации и технологии обработки данных существуют такие виды
БД, как:
– централизованная БД (centralized database), хранится в памяти одной
машины;
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]