Хмарні технології в освіті: аналіз, перспективи, реалізації

Анотації

На основі аналізу наукової і педагогічної літератури окреслено перспективи використання хмарних технологій і сервісів у сфері освіти, подано модель організації обчислювального середовища засобами «хмари» й основні послуги, які є відображенням певних хмарних технологій. Наведено перелік компетентностей учня, які можуть бути сформовані у процесі здійснення навчальної діяльності в хмарному середовищі, охарактеризовано низку хмарних сервісів, які можна використати для ефективної організації навчання. На основі аналізу переваг і недоліків використання хмарних технологій у навчальному процесі, зроблено висновок, що будь-які технології повинні впроваджуватись лише у випадку їх педагогічної доцільності.

Ключові слова: компетентності, хмарні технології, хмарні сервіси, навчальне середовище, Google Apps, Office 365.

Загальний зміст дослідження

В умовах активного розвитку й упровадження інформаційно-комунікаційних технологій перспективним напрямом в галузі освіти є хмарні технології, оскільки дають змогу перенести навчально-методичну документацію, теоретичні та практичні завдання в мережу Інтернет, здійснювати моніторинг і контроль виконання практичних завдань, проводити планування процесу навчання й позааудиторної діяльності. Ідея хмарних технологій полягає в тому, щоб перенести обчислення й обробку даних із персональних комп’ютерів і серверів навчальних закладів на сервери мережі Інтернет і так зменшити навантаження на внутрішні ресурси.

Зручність, простота використання, доступ до важливих файлів у будь-який час, через будь-які пристрої, від настільних комп’ютерів, ноутбуків до мобільних телефонів, і низка інших переваг забезпечують прискорений темп розповсюдження хмарних технологій. Цілком очевидно, що інтеграція хмарних сервісів у сферу освіти нині є актуальним предметом для досліджень.

Проблема подання навчальних матеріалів засобами мережних технологій, зокрема хмарних, набуває нині особливої актуальності також у зв’язку з низкою законодавчих документів: Національна стратегія розвитку освіти в Україні на період до 2021 року, Стратегія розвитку інформаційного суспільства в Україні (від 15 травня 2013 р.), Концепція Національної програми інформатизації, Положення про дистанційну освіту (30 квітня 2013 р.) тощо.

Ідея використання хмарних технологій у процесі навчання все частіше зустрічається в науковій і педагогічній літературі. Зокрема, проблемами використання хмарних технологій у навчальному процесі займались такі українські дослідники як Н. В. Морзе, Н. В. Кузь — мінська, С.О. Семеріков, В.П. Сергієнко, І.С. Войтович, В. Ю. Биков, Г. Ю. Маклаков, Н. В. Сороко, З. С. Сейдаметова, С. Г. Литвинова, В. П. Олексюк, Т. А. Вакалюк, Ю. Г. Лотюк, а також зарубіжні автори M. Armbrust, L. E. Buchanan, А. Lane, T. Liyoshi, A. Nijholt, V. Kumar, A. Fox, R. Griffith, K. Subramanian, N. Sultan.

Аналіз цих досліджень показує, що науковці у своїх роботах розглядають питання, що стосуються загальної теорії використання хмарних технологій в освіті, створення тестів й організації тестування на базі хмарних середовищ, розгортання хмарних учительських кабінетів, перспективи розвитку хмарних програмних засобів для створення електронної бібліотеки, створення навчальних ресурсів у середовищі Moodle, використання хмарних технологій програмування тощо. Попри велику кількість наукових досліджень, обґрунтувань, результатів, вважаємо за доцільне продовжувати дослідження в цьому напрямку, оскільки хмарні технології знаходяться в постійному розвитку, створюються нові хмарні сервіси й середовища, які потребують детального вивчення на предмет їх використання в навчальному процесі.

Мета статті - проаналізувати перспективи використання хмарних технологій у сфері освіти й особливості розгортання різних видів хмарних середовищ, визначити набір компетентностей, які можуть бути сформовані в учня в результаті роботи в хмарному середовищі, навести приклади хмарних сервісів та їх використання в навчальному процесі.

Глобальна інформатизація освіти, розвиток інформаційних технологій, поява нових апаратних і програмних засобів змушує ВНЗ спрямовувати свої сили на накопичення апаратних і програмних потужностей, що значною мірою накладає певні матеріальні витрати на придбання й обслуговування таких систем.

Перспектива використання хмарних технологій, у першу чергу, пов’язана з можливістю об'єднання великої кількості серверних систем у єдине обчислювальне середовище, що має власну інфраструктуру (сервери, засоби збереження даних, мережеве обладнання, засоби віртуалізації), платформу (операційну систему, базу даних, середовище виконання додатків, засоби розробки), програмне забезпечення і надання цієї сукупності послуг для використання користувачам.

Зазначені послуги є відображенням певних технологій [4, 5]:

Рис. 1. Модель організації обчислювального середовища засобами хмарних технологій

SaaS (Infrastructure as a Service — інфраструктура як послуга);

PaaS (Platform as a Service — платформа як послуга);

SaaS (Software as a Service — програмне забезпечення як послуга).

Ці технології дають змогу користувачеві використовувати апаратно-програмні ресурси потужних обчислювальних серверів за допомогою веб-інтерфейсу. Утім, складна інфраструктура хмарних технологій, особливості функціонування платформи і додатків приховані від користувача у «хмарі» і представлені у формі єдиного інформаційного середовища.

Хмарні технології можна організувати в межах однієї або декількох організацій, для визначеного переліку користувачів або для всіх без виключення користувачів мережі. Відповідно до цього виділяють такі види хмарних середовищ (рис.2):

приватне (Private Cloud) — функціонування хмарних технологій у межах однієї організації, наразі середовище використовується й обслуговується персоналом цієї організації;

публічне (Public Cloud) — призначене для великої кількості організацій і користувачів, обслуговування і налаштування середовища здійснюється його власником;

змішане або гібридне (Hybrid Cloud) — поєднує в собі кращі можливості хмарних технологій приватного і публічного середовища.

Сфера освітніх хмарних сервісів постійно розширюється і надає освітянам потужний інструментарій, за допомогою якого кожен учасник навчального процесу може спроектувати власне віртуальне навчальне середовище. Навчаючись у такому середовищі, учні отримують комплекс знань, умінь, навичок, що відповідають певній компетентності. Відповідно до Державного стандарту базової і повної загальної середньої освіти і компетентностей, які в ньому визначені [2], можна виділити компетентності, які можуть бути сформовані у хмарному середовищі:

Рис. 2. Модель розгортання різних видів хмарних середовищ

предметна компетентність — здатність виконувати певні дії у межах змісту конкретного предмета для розв’язання навчальної проблеми, завдання, ситуації;

інформаційна компетентність — здатність працювати з інформаційними ресурсами, здійснювати ефективний пошук інформації в різних джерелах; розпізнавати і використовувати різні типи інформаційних ресурсів;

навчально-організаційна компетентність — здатність організовувати своє робоче місце, орієнтуватися в часі і правильно його організовувати, планувати свої дії для розв’язання навчальних завдань, доводити роботу до кінця;

соціальна компетентність — уміння працювати в колективі, спільно здійснювати навчальну діяльність, налагоджувати продуктивну взаємодію з іншими учасниками навчального процесу, виконувати різні ролі і функції у колективі;

комунікативна компетентність — здатність здійснювати діалог для ефективного спілкування і співпраці, відстоювати свою думку, шукати і знаходити компроміси, формулювати свої ідеї і ставити задачі у зрозумілій для співрозмовників формі;

технологічна компетентність — здатність учнів застосовувати знання й уміння для створення і використання засобів навчання.

Розглянемо деякі хмарні сервіси і технології, які стануть в нагоді всім учасникам навчального процесу і дадуть змогу сформувати в учнів даний перелік компетентностей. Найактивнішими у світовому масштабі постачальниками хмарних послуг для освіти є корпорації Google і Microsoft. Вони надають низку як безкоштовних, так і платних засобів комунікації, зокрема, серед безкоштовних доцільно відзначити такі сервіси як електронну пошту, менеджер завдань, календар, сховище даних, засоби роботи з текстом, таблицями, презентаціями тощо [3].

У межах проекту Google Apps for Education компанія Google надає власні сервіси для корпоративного використання освітніми закладами. Ці сервіси є безкоштовними для використання, об'єднані в межах одного проекту (тобто, потрібен лише один обліковий запис), більшість з них мають україномовний інтерфейс, мають подібний інтерфейс і можуть бути платформою для створення інформаційно-освітнього простору. У цьому середовищі зосереджені такі служби як Gmail (електронна пошта), Calendar Google (календар), Google Drive (хмарне середовище збереження даних), Google Docs (сервіс для створення документів, таблиць і презентацій з можливістю надання прав спільного доступу декільком користувачам), Blogger (середовище створення блогів), Youtube (відеохос — тинг), Google Translate (перекладач) тощо.

Рис. 3. Початкова сторінка хмарного сервісу Symbaloo

Рис. 4. Презентація, створена в Prezi

Рис. 5. Сторінка сервісу LearningApps категорії вправ «Інформатика»

Цікавою також є пропозиція компанія Google щодо інтеграції служб Google Apps з інформаційними сервісами освітньої установи.

Серед освітян також поширений такий хмарний сервіс як Microsoft Office 365. Цей сервіс пропонує пакет служб, що включає в себе безкоштовну електронну пошту, систему планування (календар), хмарне сховище навчальних ресурсів (Skydrive), прикладні програми (Office), конструктор сайтів (SharePoint), засіб проведення відеоконференцій (Lync), систему управлін;

• 1. Безкоштовність. Здебільшого хмарні сервіси надаються користувачам безкоштовно, проте в багатьох системах є можливість розширити функцію того чи іншого додатку. Наприклад, служба Google — диск пропонує для збереження документів 15 Гб вільного простору в «хмарі». Для більшості користувачів цього цілком достатньо, проте якщо такий обсяг є недостатнім, його можна збільшити, придбавши додатковий обсяг пам’яті. У деяких службах можуть бути недоступними окремі функції, наприклад, збереження створених документів у певному форматі на локальному комп’ютері.
• 2. Спільна робота в середовищі. Передбачає відкритість навчального процесу, обмін важливою інформацією, яка доступна для всіх або окремих користувачів, встановлення і підтримку інформаційних зв’язків з учасниками освітнього процесу; спільне створення і редагування документів, колективна робота над проектами, складання звітів та накопичення спільного досвіду в межах відповідних хмарних середовищах.
• 3. Надійність збереження інформаційних ресурсів. Дані, що зберігаються у хмарному сховищі, вважаються більш захищеними від фізичного впливу і побутових неполадок, ніж на локальному комп’ютері. Попри це, вони завжди доступні з будь-якого комп’ютера, що має доступ до мережі Інтернет.
• 4. Безпека і захист даних. Лише користувач, що має доступ до свого облікового запису може додавати, вилучати, змінювати дані, які знаходяться у хмарному середовищі. Попри це, усі ресурси, які завантажуються і зберігаються у «хмарі», проходять перевірку на віруси.
• 5. Простота у використанні. В основу хмарних додатків покладено ідею простоти використання, оскільки це дасть змогу залучити велику кількість користувачів до того чи іншого сервісу. Користувачеві не потрібно володіти спеціальними вміннями для того щоб працювати з хмарними додатками, оскільки їх не потрібно інсталювати (достатньо зареєструватись у сервісі), вони мають простий у використанні інструментарій, що подібний до прикладних програм на локальному комп’ютері (кнопки, рядки прокручування, меню тощо), не потребують оновлення.

Поряд із перевагами хмарних технологій є й недоліки в їх використанні, а саме:

потреба в постійному і стабільному зв’язку з мережею Інтернет;

повна залежність користувача від «хмари», оскільки там зберігаються не тільки програми, якими він користується, але й його особисті дані і ресурси; мовний бар'єр, адже більшість цікавих сервісів є лише в англомовній версії;

втрата контролю над особистими даними і ресурсами в результаті дії троянської або шпигунської програми, яка була присутня на комп’ютері; збої в роботі хмарного сервера, що характеризується появою і публічною доступністю прихованих користувачем даних.

хмарний сервіс педагогічний освіта.

Висновки

Зважаючи на низку недоліків, хмарні технології залишаються популярними й активно використовуються як учителями, так і учнями. Сучасні інформаційні технології в поєднанні з безперебійним підключенням до мережі Інтернет дають змогу викладачам і учням використовувати ефективний засіб для організації навчального процесу, оскільки розв’язання навчальних завдань значно спрощується. Можливості надання різнорівневого доступу до навчальних ресурсів, що знаходяться в хмарному середовищі, дають змогу точно дозувати доступ і надавати до роботи документи тільки для цільового використання.

Отже, хмарні технології мають значний потенціал і відкривають широкі перспективи не тільки для освітніх установ, а й для окремої людини, яка зацікавлена в отриманні якісної освіти, адже вони створюють можливість для безперервного навчання з підтримкою мобільних технологій і сервісів соціальних мереж, роблять сам процес навчання цікавим та інтерактивним.

Література

• 1. Гриценко В. Г. Формування навчального середовища з використанням соціальних хмарних сервісів / В. Г. Гриценко // Хмарні технології в освіті: матеріали Всеукраїнського науково-методичного Інтернет-семінару (Кривий Ріг — Київ — Черкаси — Харків, 21 грудня 2012 р.). — Кривий Ріг: Видавничий відділ КМІ, 2012. — С.29−30.
• 2. Державний стандарт базової і повної загальної середньої освіти // Комп’ютер у школі та сім'ї. — 2012. — № 1. — С.33−38.
• 3. Литвинова С. Г. Поняття й основні характеристики хмаро орієнтованого навчального середовища середньої школи / С. Г. Литвинова // Інформаційні технології і засоби навчання, 2014. — Том 40. — № 2. — С.26−41.
• 4. Морзе Н. В. Педагогічні аспекти використання хмарних обчислень / Н. В. Морзе, О.Г. Кузьмінська // Інформаційні технології в освіті. — 2011. — № 9. — С. 20−29.
• 5. Сейдаметова З. С. Хмарні сервіси в освіті / З. С. Сейдаметова, С.Н. Сєйтвелієва // Інформаційні технології в освіті. — 2011. — № 9. — С.105−111.