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
111
Характеристики облачных технологий (Трачук А.В., Линдер Н.В., 2017;
Болодурина И.П., Парфенов Д.И., 2015):
– Самообслуживание по требованию, On-demand self-service: потреби-
тель может самостоятельно настраивать необходимый ему набор облачных
ресурсов в автоматическом режиме, не взаимодействуя с персоналом провайдера;
– Свободный сетевой доступ, Broad network access: при наличии интер-
нета доступ предоставляется в любой момент времени с любых платформ,
тонких и толстых клиентов (компьютеров, ноутбуков, планшетов, смартфонов, мобильных телефонов и др.);
– Пул ресурсов, Resorce pooling: центры обработки данных, виртуаль-
ные машины, вычислительные мощности, пропускная способность сети и
т.д., которые организованы в единый пул для удовлетворения потребностей
различных клиентов;
– Мгновенная эластичность выбора, Rapid elasticity: потребитель может
увеличить или уменьшить объем необходимых ему ресурсов в любой момент;
– Измеримый сервис, measured service: клиент может полностью кон-
тролировать процесс использования сервиса, в любой момент запросить отчетность, которая формируется автоматически и обеспечивает прозрачность предоставления услуги; мониторинг позволяет следить за объемом
хранения, вычислительной мощности полосы пропускания, активными
учетными записями пользователей.
Модели предоставления (развертывания) облачных сервисов:
– Частное облако: услуги предоставляются внутри компании, инфра-
структура принадлежит компании (может быть внешний хостинг), доступ к
облаку определяется компанией.
– Публичное облако: услуги предоставляются внешним провайдером
через интернет, инфраструктура принадлежит провайдеру, доступ по подписке.
– Гибридное облако: совместное предоставление «внутренних» и
«внешних» услуг.
Условиями предоставления облачных сервисов (Кривошапка И.,
2016) являются следующие: поставщики заключают договоры с потребителями на доступ к тем или иным ресурсам; потребители платят только
за реальное потребление; поставщики облачных сервисов обеспечивают
доступ к ним, оставляя за собой вопросы создания и поддержания инфраструктуры.
112
К основным преимуществам использования облачных сервисов можно
отнести: повышение эффективности бизнес-процессов, сокращение затрат
на IT инфраструктуру.
Модели облачных сервисов (XaaS – «что угодно как сервис»):
1. Infrastructure-as-a-Service - услуги: виртуальный сервер (машина), ре-
зервное копирование (disaster recovery), виртуальное хранилище. Провайдеры: зарубежные42 (Verizon, Amazon, Rackspace, HP), Российские (Ростелеком, Облачный бизнес МТС, Selectel, КРОК, СберКлауд, Онланта, Softline,
Mail.ru Cloud Solutions).
2. Platform-as-a-Service - услуги: платформы для веб приложений (напри-
мер, Google API), платформы для социальных сетей (Вконтакте), платформы
для бизнес приложений. Провайдеры: зарубежные (Google, Salesforce,
Microsoft), Российские (Ростелеком, SberCloud, Mail.ru Cloud Solutions).
3. Software as a Service - услуги приложений для совместной работы:
офисные приложения, системы управления взаимоотношениями с клиентами (CRM), системы автоматизации предприятий (ERP,) системы электронного документа оборота (Workflow) и др. Провайдеры: зарубежные (Webex,
Salesforce, NetSuite, Oracle), Российские (СКБ Контур, SoftLine, Манго Телеком, Ростелеком).
Новые модели предоставления облачных решений XaaS – «что угодно
как сервис»:
– Аппаратное обеспечение как услуга (Hardwareas а Service, HaaS). Кли-
енту предоставляется оборудование в пользование, на нем он может создать собственную инфраструктуру;
– Рабочее место как услуга (Workplace as a Service, WaaS). Организация
может создать рабочие места сотрудников, настроив и установив для этого
необходимый софт;
– Данные как услуга (Data as a Service, DaaS). Один из самых популярных
и распространенных сервисов, является разновидностью SaaS. Суть услуги
заключается в предоставлении клиенту дискового пространства для хранения данных;
– Безопасность как сервис (Security a sa Service, SaaS). Потребитель мо-
жет устанавливать системы, которые обеспечивают безопасность использования веб-технологий и защиту локальной сети;
– Все как услуга (Everything as a Service, EaaS). Совокупность всех выше-
перечисленных услуг позволяет решать практически все IT-проблемы и за-
42
Перечень провайдеров приведен на период 2021-22 гг., однако он может быть изме-
нен (актуализирован) в связи с экономическими и политическими процессами.
113
дачи организации. Клиенту предоставляется и оборудование, и софт, и возможность управления процессами, и многое другое [Поляков С. В., Выродов
А. В., Пузырьков Д.В. и др., 2015].
Но в философии «что угодно как сервис», и вредоносное ПО может рассматриваться как услуга: услуга по аренде программных и аппаратных
средств для осуществления кибератак – владельцы MaaS-серверов за плату
предоставляют доступ к ботнету, распространяющему вредоносное программное обеспечение, обычно клиентам подобных сервисов предлагается
возможность управлять атакой через личный кабинет, а также техническая
поддержка.
Облачные технологии играют все более значимую роль в сфере образования, предоставляя широкий спектр инструментов и возможностей как для
учащихся, так и для преподавателей:
1. Хранение и обмен информацией: Облачные хранилища данных, такие
как Google Диск, Яндекс Диск, Microsoft OneDrive и др., позволяют учащимся
и преподавателям хранить, обменивать и совместно работать над документами, презентациями, таблицами и другими файлами.
2. Доступ к обучающему и справочному контенту, реализуется через
платформы облачного обучения, такие как Google Классы, Microsoft Teams,
Moodle и др., предоставляют простой доступ к онлайн-курсам, материалам,
заданиям и дают возможность получать обратную связь.
3. Проведение видеоконференций с возможностью хранения информации, например, облачные платформы для видеоконференций, такие
как Zoom, Microsoft Teams, Google Meet и др., позволяют учащимся и преподавателям участвовать в онлайн-уроках, семинарах и дискуссиях, обеспечивая гибкость и доступность обучения в любом месте с интернет-подключением.
4. Адаптивное обучение и персонализация: облачные платформы могут использовать алгоритмы машинного обучения для анализа цифрового следа обучающихся, предоставляя персонализированные материалы и рекомендации в соответствии с индивидуальными потребностями
и уровнем знаний каждого ученика; облачные сервисы также обеспечивают доступность и мобильность участникам образовательного процесса, давая возможность подключаться к образовательным ресурсам и
приложениям, используя любое доступное устройство с доступом в Интернет;
5. Совместная работа и проекты: облачные инструменты для совместной
работы, такие как Google Документы, MS Office 365+, сервисы Яндекс 360
114
позволяют учащимся совместно работать над проектами, делиться идеями
и обеспечивать коллективное творчество.
6. Управление учебным процессом: облачные системы управления учебным процессом (LMS), такие iSpring Learn, Skill Cup, GetCourse, Teachbase как
и др., помогают управлять курсами, расписаниями, оценками и обратной
связью, обеспечивая эффективное управление образовательным процессом.
Эти возможности облачных технологий значительно расширяют границы образования, делая его более доступным, гибким и эффективным для
всех участников образовательного процесса.
Сервисы Яндекс для обучения:
– Программа для видеоконференций «Телемост»
– Электронные формы для опросов и контроля
– Платформы для онлайн обучения Академия Яндекса, Яндекс Практи-
кум,
Яндекс Репетитор, справочная «вопрос-ответ» Яндекс. Кью
– Хранение и совместная работа – Яндекс диск
– Платформы для подготовки школьников Яндекс Учебник, Яндекс Ре-
петитор (ЕГЭ)
Образовательные платформы как пример коммуникационных
технологий в образовательном процессе
Образовательная платформа – это цифровой информационно-образовательный ресурс, который по сути дела одновременно представляет собой
базу образовательных материалов, дает возможность выстраивать взаимодействие между обучаемым и обучающимся, являясь эффективным инструментом для получения знаний. Таким образом образовательная платформа
– это связующее звено между учителем и учеником, которое позволяет повысить эффективность обучения.
Образовательная платформа предоставляет возможность автору курса
разместить учебные материалы, регулирует доступ к ним обучающихся,
позволяет автоматизировать проверку домашних заданий и дает возможность провести аналитику успеваемости.
Чаще всего, говоря об образовательных платформах, подразумевается онлайн обучение, но курсы размещенные на образовательных платформах могут дополнять учебные планы обучающихся, основной формой которых является очное обучение (некоторые вузы рекомендуют к
изучению курс на онлайн платформах с возможностью «перезачесть»
его в «реальном» учебном плане). На этапе школьного обучения онлайн
115
платформы тоже достаточно популярны, так как являются дополнительным источником информации к учебнику, который может быть рекомендован педагогом. Педагог может ссылаться на «удачный», по его мнению, курс (например, для более углубленного изучения како-то раздела
школьного предмета) выложенный другим автором на платформе, а может самостоятельно разработать курс в поддержку школьного предмета
или предмета, относящегося к внеурочной деятельности. Образовательные платформы так же довольно популярны в корпоративном обучении,
так как позволяют обучать сотрудников и повышать их квалификацию
без отрыва от работы.
Курсы на онлайн платформах могут быть бесплатными и коммерче-
скими.
Тема 2.5. Технологии виртуальной и дополненной реальности
Виртуальная реальность (virtual reality или VR) – технология полного погружения в трехмерную виртуальную реальность, или виртуальный мир, которое достигается за счет использования иммерсивных устройств: VR
шлема или очков, наушников, перчаток, контроллеров, устройств имитирующих запахи и разнонаправленных беговых дорожек.
Полное погружение достигается за счет использования специального
оборудования и компьютерной симуляции вместо объективной реальности, при этом отслеживаются движения тела и повороты головы человека,
и виртуальное пространство подстраивается под взор человека, поддерживая иллюзию и эффект «погружения». Виртуальная реальность чаще всего
ассоциируется с игровой индустрией, но все чаще данная технология используется в туристической индустрии (например, можно при выборе тура
совершить виртуальное путешествие по выбираемому для отдыха отелю
или населенному пункту, можно отправиться на виртуальную экскурсию в
музей или благодаря проекту Google Street View совершить виртуальную
прогулку по любому городу мира).
Виртуальная реальность используется так же и в обучении. Причем на
разных ступенях образования: например, при подготовке летчиков используются симуляторы с полным погружением для тренировки пилотов и выработки навыков совершения полетов, взлетов и приземлений в разных погодных условиях, с учетом различных особенностей ландшафтов; при обучении сварщиков для отработки разного вида сварных швов на разных материалах и в разной степени сложности условиях. И таких примеров можно
привести достаточно много.
116
Дополненная реальность (augmented reality или AR) – технология «допол-
нения» объектов реального мира виртуальными, цифровыми объектами.
В отличие от VR, в дополненной реальности реальный мир не замещается, а дополняется различными цифровыми объектами. В дополненной реальности необходимо цифровое устройство (смартфон или планшет), камеру которого можно навести на реальный объект и программное обеспечение тут же накладывает на него виртуальный объект.
AR активно используют в туристической индустрии, для того чтобы гуляя
по городу или по музею можно было навести камеру смартфона на один из
объектов и услышать рассказ (возможно, какой-то известной личности),
увидеть историческое событие, происходившее в этом месте или увидеть,
как какое-то здание выглядело много лет назад; в дизайне и архитектуре,
чтобы понять, насколько проектируемый объект впишется в окружающий
ландшафтный дизайн или насколько будет соответствовать архитектуре
конкретной улицы или района; при навигации по улицам города или по торговым центрам. Дополненную реальность возможно даже чаще чем виртуальную используют в обучении, например в корпоративном (РЖД запустило
проект под названием «Виртуальный наставник», которое позволяет начинающему специалисту навести камеру устройства на инструкцию и специальное приложение выведет трехмерную модель интересующей конструкции с указанием алгоритмов действий, которые можно с данным узлом,
например, производить).
В настоящее время в школах начинает появляться VR и AR оборудование благодаря открытию при школах «Кванториумов», «IT – кубов», «Точек роста». Появляется такое оборудование и в центрах дополнительного
образования. Конечно, говорить о массовом использовании виртуальной
и дополненной реальности на этапе школьного обучения говорить в
настоящее время не приходится, в виду дороговизны ее аппаратного и
программного обеспечения, кроме того, использование смартфонов в
учебном процессе в настоящее время запрещено, но все чаще наблюдается применение планшетов в образовательном процессе (хотя в силу
опять же, достаточно высокой стоимости, данный процесс идет достаточно медленно).
Но, в то же время, в настоящее время появляется достаточно большое
количество приложений и разработок именно для использования виртуальной и дополненной реальности в школьном обучении.
Наверное наиболее популярными можно назвать приложения для
«оживления» иллюстраций учебников (с использованием технологии
117
дополненной реальности): для учебников по биологии Modum Lab разработала приложение, которое при наведении камеры позволяет увидеть трехмерные модели иллюстраций; для уроков физики компания
«Увлекательная реальность» разработала приложение, состоящее из
трехмерных анимированных моделей, которое позволяет при наведении камеры на иллюстрацию учебника увидеть ожившие опыты или
условия задач; для школьного курса стереометрии компанией XReady
Lab разработано приложение, позволяющее увидеть в объеме чертежи
при решении задач.
Для курса химии разработчики лаборатории систем мультимедиа Поволжского государственного технологического университета города
Йошкар-Олы создали приложение для распознавания химических формул и редактирования молекул: AR VR Molecules Editor (приложение
имеет версии как для дополненной, где можно увидеть трехмерную модель молекулы, направив камеру на карточку с записанной химической
формулой, так и для виртуальной реальности, где можно сложить молекулу из атомов).
В качестве приложения виртуальной реальности можно еще привести
пример квизов, совмещающих виртуальную реальность и нейроинтерфейс
от компании Neiry (в нем ребенок может сконцентрироваться на процессе
нахождения верного ответа, а прибор сам по импульсам головного мозга
отметит верный вариант ответа).
XReady Lab разработало приложение с VR – симуляцией погружения в
живую клетку грибов, животных и бактерий.
Так же есть разработки у ряда компаний с виртуальными лабораториями по физике и химии, с приложениями, которые позволяют изучать «с погружением» в виртуальную реальность географию, историю, БЖД, иностранные языки и многие другие43.
Кроме дополненной и виртуальной реальности, в настоящее время есть
так же смешанная и расширенная реальность.
Смешанная реальность (mixed reality или MR) – данная технология напоминает дополненную реальность, но позволяет через специальное оборудование взаимодействовать с виртуальными объектами. Таким образом
MR технология объединяет в себе виртуальную и дополненную реальность,
где есть возможность взаимодействовать с виртуальными и реальными
43
Дополнительный источник информации о применении виртуальной реальности в об-
разовании: курс «Применение VR-технологий в школьном образовании» на платформе
Stepik https://stepik.org/course/102254/syllabus Курс бесплатный, но требуется регистра-
ция.
118
объектами, которые воздействуют друг на друга. В качестве примера можно
привести голограммы, и данная технология так же может быть использована в процессе обучения.
Расширенная реальность (extended reality или XR) – технология, объединяющая в себе все вышеперечисленные. Примером расширенной реальности являются метавселенные, где тесно сплетены физическая, виртуальная
и дополненная реальность (Decentraland, где можно ходить на выставки
или фестивали; Rec Room, где можно создавать свои игровые комнаты и
приглашать туда друзей; MootUp – платформа для проведения деловых и
образовательных мероприятий). Технологии расширенной реальности используются в производстве, в образовании, в играх, в медицине и во многих
других областях.
Дополненная реальность (AR) и виртуальная реальность (VR) имеют как
сходства, так и различия. Технологии схожи тем, что они предоставляют
пользователю возможность взаимодействовать с виртуальным окружением, которое может быть визуально и звуково обогащено, что создает более увлекательный опыт.
Различия же заключаются в способе взаимодействия с виртуальным
окружением для создания эффекта «погружения».
Виртуальная реальность (VR) погружает пользователя в полностью виртуальное окружение, в то время как дополненная реальность (AR) добавляет виртуальные элементы в реальное окружение пользователя.
AR обычно требует использования устройства, которое позволяет видеть реальный мир с добавленными виртуальными элементами, в то время
как VR обычно требует специальных гарнитур для погружения пользователя
в виртуальное пространство.
Сложность применения данных технологий в образовательном процессе обусловлена тем, что оборудование все еще требует значительных
финансовых вложений, требуется адаптация учебной программы и подготовка контента, а также отслеживание реакции учащихся на виртуальную
среду.
Тема 2.6. Интеллектуальные технологии в образовательном
процессе
Определение понятие «Знание»:
С точки зрения теории познания и наук о человеке, знание – адекватное отражение внешнего и внутреннего мира в сознании человека в
форме представлений, понятий, суждений, теорий и др.
119
С точки зрения, информатики и технологии создания информационных
ресурсов, знание – вид информации, хранимой в базах знаний и отражающей знание человека-специалиста (эксперта) в определенной предметной
области.
Характеристики знания: внутренняя интерпретируемость (толкование);
структурируемость; связность; активность.
С точки зрения технологической цепочки обработки информации – Знания = факты + убеждения + правила.
Модели функционирования формального и интеллектуального
исполнителя:
Формальный исполнитель – получает данные и программу извне, выполняет программу, выгружает данные во вне.
Интеллектуальный исполнитель – в отличие от формального исполнителя, извне получает данные, программу составляет сам, выгружает данные
во вне.
2 подхода к Искусственному интеллекту:
– Логический: совпадение поведения искусственно созданного интеллекта с реально существующим, при этом не учитывается внутренний механизм формирования поведения, т. е. система искусственного интеллекта
представляет собой «черный ящик».
– Нейрокибернетический: главным является моделирование воспроизведения техническими средствами принципов и конкретных особенностей
функционирования.
Основан на построении самоорганизующихся систем, состоящих из множества элементов, функционально подобных нейронам головного мозга.
Экспертная Система (ЭС) – программа (комплекс программ), моделирующая в некоторой степени работу человека-эксперта в определенной
строго ограниченной предметной области.
Характеристики ЭС: назначение; проблемная область; глубина анализа
проблемной области; тип используемых методов и знаний; класс системы;
стадия существования; инструментальные средства.
Интеллектуальный агент – разумная сущность, наблюдающая за окружающей средой и действующая в ней, при этом ее поведение рационально в
том смысле, что она способна к пониманию и ее действия всегда направлены на достижение какой-либо цели.
Такой агент может быть как роботом (устройством), так и ботом (встроенной программной системой).
– Об интеллектуальности агента можно говорить, если он взаимодей-
ствует с окружающей средой примерно так же, как действовал бы человек.
120
Робототехника (от робот и техника; англ. robotics) – прикладная наука,
занимающаяся разработкой автоматизированных технических систем (роботов).
Термин введён писателем-фантастом Айзеком Азимовым в 1942 г.
Робототехника требует большого запаса знаний в области электроники,
механики, программного обеспечения и многих других дисциплин. Виды
робототехники: строительная, медицинская, промышленная, военная,
авиационная, бытовая.
3 закона робототехники
1. Робот не может причинить вред человеку или своим бездействием
допустить, чтобы человеку был причинён вред.
2. Робот должен повиноваться всем приказам, которые дает человек,
кроме тех случаев, когда эти приказы противоречат Первому Закону.
3. Робот должен заботиться о своей безопасности в той мере, в которой
это не противоречит Первому и Второму Законам.
Социальные роботы или роботы-компаньоны
Робот-компаньон Nexi, Робот-помощник Pepper, Kirobo Mini (Toyota),
создающий иллюзию наличия пассажира в автомобиле для того, чтобы не
позволить водителю заснуть за рулем. Робот способен различать эмоции
водителя и предлагать ему послушать музыку в зависимости от его
настроения.
Один из самых нашумевших проектов последних 5 лет – это проект «Робот София», он заключался в создании человекоподобного робота в виде
женщины (гиноид), компанией Hanson Robotics (Гонконг). Этот робот был
спроектирован таким образом, чтобы учиться и адаптироваться к поведению людей, а также работать с людьми, однако отличием являлось то, что
создатели попытались воссоздать живую мимику человека в роботе. Данный проект активно поддерживался – этапы работы над роботом и его версиями снимались на видео и выкладывались на видеохостинге (например,
https://www.youtube.com/watch?time_continue=36&v=LguXfHKsa0c), с Со-
фией проводилось множество встреч по всему миру. Одним из феноменов
«принятия» данного робота социумом было то, что в 2017 г. София стала
подданной Саудовской Аравии и первым роботом, получившим гражданство какой-либо страны.
Одним из направлений робототехники и искусственного интеллекта является создание гибрида Робота и Человека, включая различные проекты
по разработке усилителей человеческих возможностей, самым ярким из которых является экзоскелеты, биопротезирование.
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]