Современные технические средства обучения

Основную идею и исходный материал для учебной  мультимедийной программы разрабатывают  специалисты кафедры, для которой  готовится данная программа. В исходный материал включают: основной алгоритм изучения темы, необходимый текстовый материал, наброски графиков и диаграмм. Дополнительно прилагают книги и документы, из которых будет производиться сканирование отдельных выдержек, рисунков, графиков, диаграмм, схем и др. Формируют подборку фотографий и слайдов; при этом желательно, чтобы фотографии были выполнены с помощью цифровой фотокамеры. При необходимости исходный материал дополняют гербариями, мелкими натурными предметами и т. п.

Для иллюстрации  отдельных разделов программы, требующих  показа событий или действия механизмов в динамике, применяют вставки видеофрагментов. Съёмку проводят в реальных условиях с помощью видеокамеры. Целесообразно применять видеокамеры с цифровым форматом записи изображения, поскольку аналоговые видеокамеры формата VHS имеют малую разрешающую способность. При просмотре программы на экране монитора ПК или на экране телевизора данный недостаток мало заметен. Однако, при использовании в мультимедийной системе проекторов большой кратности увеличения, видеоизображение, записанное в формате VHS, будет казаться размытым по сравнению с другими изображениями мультимедийной программы.

Комплексное формирование материалов мультимедийной программы  осуществляют программисты компьютерного  центра учебного заведения. Окончательная  отладка учебной программы проводится в присутствии и при участии сотрудников кафедры, ответственной за разработку данной учебной мультимедийной программы. В ходе учебного процесса, по мере накопления опыта применения программы, а также по мере поступления новых аудиовизуальных, текстовых и графических материалов, мультимедийную программу необходимо регулярно дорабатывать и совершенствовать.

К подборке исходных материалов, формированию структурной  схемы и отладке отдельных  элементов мультимедийной программы  целесообразно привлекать наиболее эрудированных, знающих компьютерную технику сотрудников и студентов учебного заведения.

 

 

Глава 3.  ВИДЕОТЕХНИКА

 

 

В современном  учебном заведении масштабное применение видеотехники имеет существенное значение для учебного процесса. Ярко выраженный принцип наглядности заметно  облегчает и ускоряет изучение сложных природных, биологических и технических явлений и процессов.

Слово видео происходит от латинского video – вижу, смотрю. В сложных словах оно указывает на связь данных слов с видимым изображением – видеомагнитофон, видеотелефон и др. Слова с «видео» получили широкое распространение с развитием телевидения – видеосигнал, видеоусилитель, видеомагнитофон и др.

 

К средствам видеотехники относятся:

– устройства формирования видеосигналов из видимого изображения (видеокамеры, телесканеры, телевизионные микроскопы, цифровые фотоаппараты);

– устройства записи и воспроизведения видеосигналов, выполненные с использованием магнитных лент, магнитных и лазерных дисков, – видеомагнитофоны, видеоплейеры, дисковые видеопроигрыватели;

– устройства преобразования и обработки видеосигналов, необходимые для достижения определённых эффектов – видеомикшеры, генераторы спецэффектов, транскодеры, знакогенераторы и др.;

– устройства демонстрации видеоизображений (видеомониторы, видеопроекторы, видеостены).

С помощью средств  видеотехники возможно формирование и  воспроизведение мультимедийного  материала в полном объёме.

К достоинствам видеотехники, определяющим необходимость её применения в современном учебном процессе, необходимо отнести следующие:

– возможность органического соединения изучаемой теории с практикой и введения обучаемых людей в атмосферу предстоящей профессиональной деятельности;

– существенное увеличение массовости аудитории за счёт размножения и рассылки отснятых видеоматериалов потребителям, а также демонстрации видеофильмов по телевизионной сети;

– возможность подготовки демонстрационных материалов задолго до проведения учебных занятий и отработки их с применением методов, недоступных в обычной аудитории. Например: съёмка в самых разнообразных природных условиях – под водой, в космосе; съёмка замедленных процессов, длящихся несколько часов или суток; съёмка быстротечных процессов, недоступных человеческому глазу в обычных условиях; съёмка процессов, протекающих в агрессивной среде, при сильном облучении и др.;

– возможность применения макросъемки для демонстрации крупным планом мелких объектов наблюдения – элементов микросхем, деталей механизмов, структур срезов древесины, строения цветка, разнообразных насекомых и т. д.;

– формирование комбинированных изображений – изменение масштаба изображения, совмещение нескольких изображений в поле кадра, выделение цветом информативных участков, перевод позитивного изображения в негатив и наоборот и др.;

– обеспечение, при необходимости, видеозаписи учебных или иных программ, транслируемых по центральному или местному телевидению;

– возможность самостоятельного монтажа учебных видеофильмов в соответствии с потребностями программы обучения, в том числе с использованием видеоматериалов, отснятых в разное время и на различных объектах профессиональными операторами, а также студентами и преподавателями, имеющими в своем распоряжении бытовую видеотехнику;

– обеспечение оперативной съёмки и демонстрации отснятого материала в целях проведения психологического тренинга, разбора ситуаций деловых игр и т. д.;

– наличие возможности индивидуального и группового многократного просмотра отдельных фрагментов учебных видеофильмов и отснятого видеоматериала для лучшего их усвоения;

– возможность приостановки демонстрируемого материала в любой момент (режим стоп-кадра) для проведения необходимых разъяснений;

– существенное повышение наглядно-познавательной стороны учебного процесса и сокращение сроков обучения посредством совместного применение видео-, аудио- и компьютерной техники (система мультимедийного обучения);

– возможность заочного ознакомления обучаемых с экспозицией специализированных выставок, с новейшими достижениями науки и техники, с аппаратами и процессами, отснятыми на производстве, динамикой технологических и производственных процессов;

– подготовка презентационных видеофильмов;

– оперативная съёмка важнейших фрагментов научно-технических семинаров и конференций, выступлений ведущих отечественных и зарубежных учёных, позволяющая более детально планировать направления дальнейших научных исследований и решать актуальные проблемы обучения;

– систематизированное накопление видеозаписей (видеофильмов) с целью формирования видеотеки, доступной для широкого круга пользователей, а также для пополнения музейных фондов, в том числе записями, связанными с историческими и другими общественно значимыми событиями.

Таким образом, видеотехника при своевременном  и правильном её использовании является существенным фактором на всех этапах современного процесса обучения.

 

 

3.1.  Основные этапы развития видеотехники и телевидения

 

 

Основы теории атмосферного электричества были разработаны  в России Михаилом Ломоносовым и  Георгом Рихманом (1753 г.). Первые проекты  фототелеграфа, позволяющие передавать по проводам на расстояние неподвижные изображения, появились в 40-х годах Х1Х века (А.Бэн, Ф.Бэкуэлл и др.). Существенным толчком к развитию электрической беспроводной связи стали изобретения русского физика Александра Попова (1895 г.) и итальянского инженера Гульельмо Маркони (1897 г.). К сожалению, А.Попов свое изобретение телеграфной радиосвязи не запатентовал. Помимо передачи телеграфных сигналов в последующем стали применяться системы передачи по радио речи и музыки.

Первые проекты  систем механического телевидения  по передаче на расстояние подвижных изображений появились в конце Х1Х века (Ж. Кэрри, К. Сенлека, П.Нипков и др.). В системах механического ТВ для формирования видеоизображения применялся электромотор, вращающий диск Нипкова со специальными отверстиями в нём. Телепередатчик из-за этого получался громоздким и шумным. В России первая заявка по передаче цветного изображения на расстояние была подана в 1899 году выпускником Петербургского электротехнического института Александром Полумордвиновым. Изобретение базировалось на теории трехкомпонентного цветовосприятия с последовательной передачей сигналов изображения. Между передатчиком и приемником предусматривалось наличие проводной связи.

Бурное развитие систем радиосвязи, и телевидения  в частности, оказалось возможным  благодаря достижениям радиотехники в области средств усиления слабых сигналов. После изобретения Ли де Форесом в 1906 году радиолампы-триода возникла и стала стремительно развиваться новая промышленная отрасль – радиоэлектроника.

В 1907 году профессор-физик  Петербургского технологического института Борис Розинг подал заявку на «Способ электрической передачи изображений на расстояние», став основоположником электронного телевидения (приемная ЭЛТ Розинга). Замечательный изобретатель погиб потом в 1933 году в архангельской ссылке. Работы Розинга продолжил его талантливый ученик Владимир Зворыкин. Кроме кинескопа – основного узла современного телевизора, – ему принадлежит разработка иконоскопа – главного узла телевизионной электронной камеры (1931 г.). В 1917 году Зворыкин уехал в США, где продолжил свои работы в области телевизионных систем с другим талантливым выходцем из России Давидом Сарновым. Поэт Булат Окуджава посвятил этому такие строки: «Как хорошо, что Зворыкин уехал и телевиденье там изобрел! Если бы он из страны не уехал, он бы, как все, на Голгофу взошёл». Давид Сарнов в 1919 году становится одним из организаторов и руководителей всемирно известной Американской радиокорпорации (RCA).

В начале 30-х  годов ХХ века несколько учёных-изобретателей  разработали опытные установки электромеханического телевидения: Бонч-Бруевич (Россия), Дженкинс (США), Белен (Франция) и другие. В 1927 году англичанин Джон Бэрд продемонстрировал систему оптико-механической развёртки изображения с числом строк 30 и частотой 12,5 кадров в секунду. Официальная дата начала отечественного ТВ-вещания в таком же стандарте – 1 октября 1931 года. Однако передачи были кратковременны, приёмных устройств большая часть населения не имела, да и размер принимаемого изображения был величиной всего лишь с почтовую марку, вследствие чего телевидение не получило массового распространения.

Последующее совершенствование  телевидения было направлено на повышение  размера и качества изображения  путём увеличения количества строк  разложения в кадре. Так, в нашей  стране в 1931 году была продемонстрирована опытная телевизионная система на 60 строк, а в 1935 году – на 180 строк. В 1938 году началось регулярное телевизионное вещание Ленинградского телецентра на 240 строк на основе отечественного оборудования. В этом же году начинает функционировать Московский телецентр (МТЦ) со «зворыкинским» оборудованием из США с электронной разверткой изображения на 343 строки. Телевизионные передачи транслировались с Шуховской башни на Шаболовке. По проекту её высота предполагалась равной 350 м, то есть превышающей высоту Эйфелевой башни в Париже. Однако фактическая высота башни составила только 148 м, что было вызвано необходимостью экономии металла в предвоенный период.

Основные недостатки механического телевидения были устранены в 40-х годах с развитием и внедрением системы электронного телевидения. В 1941 году в США был принят телевизионный стандарт с разверткой на 525 строк. В Советском Союзе в 1944 году впервые в мире была предложена система телевидения на 625 строк с 25 кадрами в секунду (разработчик – Юрий Казначеев), утверждённая в дальнейшем как стандарт. Регулярные передачи Московского телецентра на Шаболовке с новым отечественным стандартом начались в ноябре 1948 года. Радиус зоны приёма составил 80 км. С этого времени телевидение в нашей стране получает массовое распространение. До 60-х годов телевидение было чёрно-белым. В 1967 году завершилось строительство Останкинского телецентра с более чем 20 студиями и 533-метровой телевизионной башней (проект Н.В. Никитина), ставшей украшением столицы и нашей национальной гордостью. Телецентр положил начало передачам цветного телевидения. Зона уверенного приёма расширилась до 120 км. После пожара, происшедшего на телебашне 27 августа 2000 года, реконструированная башня телецентра подрастёт до отметки 562 метра и вновь станет высочайшей в мире, что будет на 9 метров выше башни в канадском городе Торонто, построенной в 1976 году.

Телевизионное вещание через космос посредством  ИСЗ на эллиптических орбитах  началось в августе 1960 года, а с 1975 года – посредством экваториального геостационарного ИСЗ «Радуга». Космические ретрансляторы позволили осуществлять передачи центрального телевидения круглосуточно и доводить их до самых удалённых уголков страны. По мере выработки ретрансляторами ресурса на околоземную орбиту выводятся новые, более совершенные аппараты спутниковой связи. В настоящее время в системе спутниковой связи России используется гражданская орбитальная группировка спутников на базе космических аппаратов «Горизонт», «Экспресс», «Ямал», «Экран».

Следует отметить, что с технической точки зрения в мире не удалось установить единого  стандарта на способ передачи цветовой информации. К настоящему времени  для телевизионного вещания стандартизированы  три системы формирования сигнала  цветности:

– система NTSC, разработанная в США (1953 г.) и принятая в Канаде, Японии и в большинстве латиноамериканских стран;

– система PAL, разработанная в ФРГ (1963 г.) и принятая большинством европейских стран, а также в Китае, Индии, Бразилии и др.;

– система SECAM, разработанная во Франции (1954 г.) и принятая в доработанном виде в странах Восточной Европы, России и в окружающих её странах в 1967 году.

Наличие разных стандартов на системы цветного телевидения  затрудняет обмен телевизионными программами  и требует специальных декодирующих устройств для перехода от одной системы цветности к другой.