Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Шуйский филиал федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования

Ивановский государственный университет

Технологический факультет

Кафедра информационных систем и технологий

Направление - 230200.62 Информационные системы

Профиль «Информационные системы в образовании»

КУРСОВАЯ РАБОТА

«Проектирование структуры и содержания дистанционного курса «Использование аудиоинформации при создании цифровых образовательных ресурсов»»

Выполнила: студентка 4 курса 4 группы

Хренова Татьяна Михайловна,

Научный руководитель: к.п.н., доцент

Огурцова Елена Юрьевна

Шуя - 2013



Содержание

Введение

1. Теоретические основы проектирования дистанционных курсов

2. Структура дистанционного курса «Использование аудиоинформации при создании цифровых образовательных ресурсов»

3. Содержание дистанционного курса «Использование аудиоинформации при создании цифровых образовательных ресурсов»

Заключение

Список использованных источников и литературы



Введение

Актуальность исследования. Развитие образования становится невозможным без широкомасштабного внедрения в процесс подготовки и контроля уровня знаний компьютерных и информационных технологий; спутниковых систем связи; массовой телефонизации, обеспечивающей подключение к информационным системам; насыщенности рынка компьютерными учебными программами, видеокассетами с учебными программами. Важным направлением является использование инновационных технологий на базе компьютерных телекоммуникаций. Активно этот процесс идёт при дистанционном обучении (ДО), которое имеет свою историю развития как у нас в стране, так и за рубежом.

Дистанционное обучение в образовательных учреждениях призвано решить такую приоритетную задачу в сфере образования, как внедрение современных образовательных технологий в учебный процесс и развитие навыков работы с цифровыми образовательными ресурсами (ЦОР) на базе использования возможностей сети Интернет. Это, в свою очередь, формирует умение искать и находить нужную информацию, анализировать полученные данные, систематизировать результаты, грамотно и качественно подготавливать и представлять соответствующую информацию.

Реализация ожиданий от информатизации образования зависит во многом от принципов и качества разработки ЦОР. Соответственно, одной из главных задач создателей электронных ресурсов для образования является максимальная эффективность нового продукта.

Известно, что компьютер дает в руки пять новых педагогических инструментов: интерактив, мультимедиа (звук, текст, видео), моделинг, коммуникативность, производительность, от использования которых прямо зависят эффективность и качество цифровых образовательных ресурсов. До настоящего времени первые три инструмента использовались преимущественно в электронных изданиях на локальных носителях, а два последних - в Интернет-ресурсах. ЦОР нового поколения одновременно используют все названные педагогические инструменты и являются высоко интерактивными, мультимедийно насыщенными электронными учебными продуктами, распространяемыми в глобальной компьютерной сети. Решение задачи создания сетевых мультимедиа ЦОР требует разработки новой архитектуры, унификации структуры содержательных компонентов электронных образовательных продуктов, а также разработки единой программной среды функционирования. Поэтому очень важно рассматривать эти вопросы в дистанционном курсе.

Для разработки новой архитектуры и унификации структуры ЦОР предлагается использовать компетентностный подход и технологию модульного обучения, которые решают задачу формирования конкретной профессиональной компетентности, дают возможность управлять качеством подготовки выпускника образовательного учреждения.

Вопросы дистанционного обучения, компетентностного подхода в профессиональном образовании разрабатываются многими учеными-педагогами:

- теоретические основы использования ДО исследуются в работах А.А. Андреева, П.П. Беленького, A.M. Бершадского, С.А. Бешенкова, В.В. Вержбицкого, В.Г. Кинелева, Е.С. Полат, С.А. Щеннйкова и др.;

- вопросам организации учебного процесса с использованием технологий ДО посвящены труды С.В. Алексахина, Е.В. Бурмистровой, В.И. Байденко, Л.А. Березовской, В.П. Беспалько, В.В. Гура, Ю.Л. Деражне, В.Д. Шадрикова, С.Е. Шишова, В.А. Яровенко и др.;

- практические проблемы информационного обеспечения учебного процесса, разработки ЦОР представлены в работах В.В. Голубова, М.И. Жалдака, Н.Д. Жилиной, В.М. Зуева, Е.В.Кашириной, А.В. Осина, Н.А. Резник и др.;

- понятия «компетентность», «компетентностный подход» раскрыты в трудах В.И. Байденко, Г.В. Безюлевой, В.А. Болотова, А.Т. Глазунова, С.А. Ефимовой, И.А. Зимней, Э.Ф. Зеера, Н.В. Ивановой, А.А. Кивы, А.Н. Лейбовича, И.Ю. Ляпиной, Д. Мертенса, Е.А. Рыковой, И.В. Чаплыгиной, О.В. Читаевой и других;

- развитию представлений о роли информационных и коммуникационных компетенций в образовании посвящены работы А.А. Кузнецова, К.К. Колина, И.В. Роберт, А.Л. Денисовой, Н.Г. Астафьевой и ряда других.

В исследованиях показано, что в традиционной дидактике в основном преобладают объяснительно-иллюстративные формы и методы обучения к методическому инструментарию активно-познавательной и самостоятельной работой студентов.

Использование компетентностного подхода при разработке ЦОР позволит создать структурированную и ориентированную на результат учебную документацию, учебные материалы и сам образовательный процесс в учреждениях. При этом индивидуализация обучения может быть обеспечена за счет всестороннего использования процедур компьютерного тестового контроля, обеспечивающих динамическую идентификацию уровня подготовленности студентов.

На основе выше сказанного и тема исследования «Проектирование структуры и содержания дистанционного курса «Использование аудиоинформации при создании цифровых образовательных ресурсов»».

Цель исследования: разработать структуру и содержание дистанционного курса «Использование аудиоинформации при создании цифровых образовательных ресурсов».

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

1. Анализ литературы по проблеме исследования;

2. Спроектировать структуру дистанционного курса «Использование аудиоинформации при создании цифровых образовательных ресурсов».

3. Разработать содержание дистанционного курса «Использование аудиоинформации при создании цифровых образовательных ресурсов».

В связи с этим, объектом исследования является процесс проектирования дистанционных курсов

Предмет исследования: проектирование структуры и содержания дистанционного курса «Использование аудиоинформации при создании цифровых образовательных ресурсов».

Для решения поставленных задач использовались следующие методы исследования:

- теоретический анализ литературы, Интернет-ресурсов по проблеме исследования;

- обобщение опыта, наблюдение, формулировка выводов.

Практическая значимость исследования полученных результатов заключается в том, что разработанный нами дистанционный курс «Использование аудиоинформации при создании цифровых образовательных ресурсов» может быть применен в школе в рамках дистанционного курса для учащихся старших классов информационно-технических профилей, а также преподавателями и студентами педагогических Вузов.

Структура курсовой работы. Общий объем курсовой работы 54 страниц, она состоит из введения, трех параграфов, заключения, списка использованной литературы, содержащего 15 источников.

Во введении доказана актуальность, поставлены цели и задачи, определены объект, предмет, методы, практическая ценность исследования.

В первом параграфе «Теоретические основы проектирования дистанционных курсов» рассмотрена:

1. теоретическая модель дистанционного обучения;

2. педагогические особенности организации дистанционного обучения в информационно-образовательной среде открытого образования.

Второй параграф проектирование структуры и содержания дистанционного курса «Использование аудиоинформации при создании цифровых образовательных ресурсов» посвящен рассмотрению основным сведениям о курсе.

В третьем параграфе «Содержание дистанционного курса» посвящен рассмотрению следующих модулей:

1. кодирование звуковой информации;

2. аудиоформаты;

3. запись звуков и музыки с различных источников звука;

4. обработка звука и использование эффектов;

5. создание цифрового образовательного ресурса использующего аудиоинформацию.

Заключение содержит обобщенные выводы по работе.

Список литературы содержит 15 источников.



1. Теоретические основы проектирования дистанционных курсов

В основы проектирования дистанционных курсов входит [2]:

1. Теоретическая модель дистанционного обучения;

теоретические модели дистанционного обучения является методическая система обучения, которая состоит из пяти взаимосвязанных компонентов: целей и содержания обучения, методов, форм и средств обучения.

Цели обучения традиционно рассматриваются как приобретение студентом системы умений и знаний, которые формируются согласно модели специалиста. Модель специалиста представляет собой определенный свод требований, которые предъявляет практика к выпускнику и которые должны найти соответствующее отражение в учебном процессе. Цели обучения должны быть представлены предельно точно и определенно, чтобы можно было однозначно сделать заключение о степени их реализации. Это не только облегчает проведение контроля, но и позволяет определять достаточные для реализации данных целей методы и формы обучения.

Содержание обучения определяется как педагогически обоснованная, логически упорядоченная и текстуально зафиксированная в учебных программах научная информация о материале, подлежащем изучению, представленная в свернутом виде и определяющая содержание деятельности будущего специалиста для достижения целей обучения. Другими словами, содержание обучения представляет собой педагогическую модель социального заказа, которая описывается учебным планом, государственными учебными программами, учебным материалом по каждой дисциплине.

Под методом обучения конкретной учебной дисциплине понимаются упорядоченные способы взаимосвязанной деятельности преподавателя и студента, направленные на достижение целей обучения. С этим понятием тесно связано понятие «прием обучения», которое рассматривается как составная часть метода, а каждый метод реализуется как совокупность приемов. По проблеме классификаций методов обучения существует множество работ, авторы которых адаптировали ряд существующих методов обучения для вуза. Вопросы выбора и сочетания методов обучения в проблемно-модульной технологии детально рассмотрены в монографии Чошанова М.А. Он отмечал, что «различают классификации, в основу которых положены следующие признаки:

Ш источники познания (вербальные, наглядные, практические методы обучения);

Ш методы логики (аналитико-синтетический, индуктивный, дедуктивный методы обучения);

Ш тип обучения (объяснительно-иллюстративные, проблемно-развивающие методы обучения);

Ш уровень познавательной самостоятельности учащихся (репродуктивные, продуктивные, эвристические методы обучения);

Ш уровень проблемности (показательный, монологический, диалогический, эвристический, исследовательский, алгоритмический, программированный методы обучения);

Ш дидактическая цель и функции (методы стимулирования, организации и контроля);

Ш вид деятельности преподавателя (методы изложения и методы организации самостоятельной учебной деятельности) и др.

Несмотря на такое многообразие подходов к классификации методов обучения, каждый из них наиболее эффективен при определенных условиях организации процесса обучения, при выполнении определенных дидактических функций».

Организационные формы обучения - это способы осуществления взаимодействия обучаемых и обучающего, в пределах которых реализуется содержание и методы обучения. Среди множества организационных форм обучения выделяются следующие группы:

Ш системы обучения (лекционно-практическая, лекционно-семинарская системы обучения);

Ш способы обучения (индивидуальное, индивидуально-групповое, групповое обучение);

Ш виды учебной деятельности обучающихся (индивидуально-обособленная, парная, групповая, коллективная формы организации обучения);

Ш формы организации учебной работы (лекции, практические занятия - семинар, лабораторная работа, практикум, - научно-исследовательская работа, производственная практика).

Средство обучения определяется как материальный или идеальный объект, который используется преподавателем и обучаемым для усвоения новых знаний. По дидактической функции средства обучения делятся на: информационные средства (учебники и учебные пособия); дидактические средства (программные средства учебного назначения, демонстрационные примеры); технические средства обучения (аудиовизуальные средства, компьютер, средства телекоммуникаций).

При целенаправленном, организованном, интерактивном дистанционном учебном процессе указанные компоненты педагогической системы имеют особенности, обусловленные спецификой этой формы обучения, возможностями информационной среды Интернет.

Технология модульного обучения лучше других подходит для ДО, поскольку модуль как единица обучения включает в себя все необходимые компоненты учебно-методического комплекса, нацеленные на приобретение навыков и умений для выполнения какой-либо конкретной профессиональной деятельности на заданном уровне. Структура программы учебной дисциплины как составная часть модели специалиста и ее модульное построение позволяют оперативно реагировать на конъюнктуру рынка и социального заказа. Эта задача решается путем оперативного изменения (варьирования) содержательной части модуля. Кроме того, использование модульной технологии обучения - это шаг к построению содержания обучения дисциплинам не по предметному принципу, а по проблемному, когда, используя знания, полученные в результате изучения совокупности модулей из различных дисциплин (разных предметных областей), обучающийся на основе критического мышления формирует собственную позицию по исследуемой проблеме.

Как уже отмечалось, методы, формы и средства в дистанционном обучении обусловлены спецификой используемой технологической основы (в нашем случае сетевой технологией, в информационно-образовательном пространстве Российской системы открытого образования). Но можно выделить общие требования к ним.

Методы обучения должны содействовать активизации учебно-познавательной деятельности студентов, развивать умение обмениваться информацией и формировать необходимые точки зрения, помогать оптимально распределять и организовывать свою работу, вырабатывать умение анализировать и оценивать свои действия и действия других.

Основной формой учебно-познавательной деятельности в дистанционном обучении является самостоятельная работа с учебно-методическими материалами, главными требованиями к которой являются полная обеспеченность всеми необходимыми материалами, высокая мотивация обучения в соответствии с учебным планом, постоянный контроль над процессом изучения, обеспечение взаимодействия студентов между собой, обеспечение постоянного контакта с преподавателем с помощью телекоммуникационных средств или лично.

В дистанционном обучении особое значение приобретают вопросы проектирования электронного учебника как средства обучения. Современные информационные технологии выдвигают дополнительные требования к качеству учебных материалов. Открытость доступа к ним большого числа студентов, преподавателей и экспертов позволяет контролировать качество их подготовки.

2. Педагогические особенности организации дистанционного обучения в информационно-образовательной среде открытого образования

Обучение с применением сетевой технологии непосредственно опирается на дидактическое, техническое обеспечение и специальные формы организации учебного процесса. Образовательный портал как средство актуализации сетевых информационных ресурсов является системообразующим центром, с помощью которого любой посетитель, интересующийся получением образования, сможет начать обучение и совершенствование своих знаний. Информационно - телекоммуникационной основой информационно-образовательной среды открытого образования (ИОС ОО) РФ служит Российский портал открытого образования (http://www.openet.ru). Виртуальное представительство (ВП) учебного заведения в ИОС ОО - это взаимосвязанный набор сервисных служб (программных модулей), который обеспечивает возможность подготовки и проведения учебного процесса и реализации функциональных обязанностей любой категории пользователей.

Виртуальное представительство обеспечивает накопление и использование в учебном процессе разнообразного учебно-методического обеспечения: текстовых материалов, аудио - и видеоматериалов, гипертекстовых пособий, графических иллюстраций, учебных компьютерных программ, моделирующих систем, тестовых заданий нескольких типов.

В качестве средств взаимодействия преподавателя и учащихся в ВП используются телеконференции, ЧАТ и ФОРУМ группы, электронная почта.

Тестовая подсистема ВП - это основной инструмент для контроля знаний учащихся наравне с иными методами контроля (курсовые проекты, индивидуальные задания, рефераты и т.д.).

Учебный процесс в дистанционной форме, как и в любой другой форме, строится в соответствии с логикой познавательной деятельности и научной организацией деятельности преподавателя и студентов. Процесс познания начинается с ознакомления с новой проблемой, новой познавательной задачей. Для этого этапа познания в зависимости от выбора способа ознакомления с новым материалом используются разные методы и средства обучения. Обучающимся можно предоставить для размышления противоречивые или неизвестные им ранее проблемные ситуации, предмет познания с разных сторон, и указать на источники информации, где они могут самостоятельно найти материал, знакомящий их с данной проблемой. В связи с этим учебное пособие должно содержать систему действующих гиперссылок на необходимые источники.

После ознакомления с новым материалом необходимо удостовериться, что материал воспринят адекватно. Необходимо формирование ориентировочной основы действий. В электронном учебнике для этого предусматриваются вопросы для самопроверки. Цель таких упражнений - проверить, насколько правильно обучающиеся поняли самостоятельно изученный материал. Это индивидуальная работа, которая дает возможность сосредоточить внимание обучаемого на основных идеях изучаемой проблемы и позволяет проверить, насколько правильно они осмыслили новый материал. Итогом этих этапов являются сформированные знания.

Следующий шаг в познании - формирование соответствующих навыков и умений, включая интеллектуальные умения (умения работы с информацией). На этом этапе требуется не индивидуальная, а групповая работа, которая позволяет совместными усилиями преодолевать возникающие трудности, помогать друг другу, обмениваться мыслями, рассуждать, опираясь на полученные знания. В дистанционном обучении эта работа выполняется в режиме форума, чата в виде электронных семинаров. Применение полученных знаний для решения конкретной проблемы, желательно значимой для обучающегося, отражающей реалии окружающего мира - важный шаг в познавательной деятельности, в формировании критического мышления. Это может быть проблемная задача, поисковая или исследовательская деятельность - для формирования критического и творческого мышления желательны самостоятельные рассуждения обучаемых, а не просто воспроизведение готовых знаний.

Одной из наиболее сложных методических проблем дистанционного обучения является проблема осуществления контроля и тестирования. При выборе формы контроля учебной деятельности необходимо соотнести выбираемую форму с содержанием обучения и используемой педагогической технологией. Если в процессе обучения студенты осваивают некий объем академических знаний - четких понятий, терминов, конкретных фактов, то в этом случае будут уместны тесты, и их применение позволит быстро получить результаты и сделать выводы об эффективности проведенного обучения. Но при изучении вопросов, например, гуманитарного цикла, на первый план выходят не академические знания, а прежде всего различные умения: общеучебные (умения сравнивать, анализировать информацию, высказывать свою мысль, аргументировать и т.п.), специальные предметные (давать характеристику картографического произведения и т.п.). В этом случае для контроля учебной деятельности используются следующие формы:

Ш письменные отчеты и рефераты - обучаемые получают задание провести самостоятельное исследование или изучить тему с опорой на представленные в Интернете или в традиционных изданиях первоисточники. По итогам самостоятельной работы обучаемый пересылает по электронной почте в установленный срок отчет;

Ш электронные семинары в режимах форум или чат - используются, если преподавателю нужно узнать личное мнение обучаемых по какому-либо вопросу, оценить понимание обучаемыми сути изучаемых явлений. При проведении таких электронных семинаров обучающихся можно оценивать по следующим критериям: уровню активности в дискуссии (количество выступлений), умению задавать вопросы по теме дискуссии, умению аргументировано отвечать на вопросы, информированности, знанию первоисточников информации, умению точно использовать термины и понятия по изучаемой теме, умению выделять главную мысль;

Ш проектные методы - реферат по заданной теме, оценка работы другого слушателя, изучающего ту же тему и т.п. - дают возможность преподавателю лучше узнать обучающихся, детально проверить уровень их подготовки.

Приведенные педагогические и организационные особенности и рекомендации необходимо учитывать при осуществлении учебного процесса в сети Интернет.

2. Структура дистанционного курса «Использование аудиоинформации при создании цифровых образовательных ресурсов»»

Общие сведения о курсе

Полное название курса

Использование аудиоинформации при создании цифровых образовательных ресурсов.

Авторы курса

Хренова Татьяна Михайловна

Краткое обозначение курса

Adioresurs

Участники курса

Ш учителя;

Ш вузовские педагоги;

Ш студенты.

Продолжительность -14 дней (72 часа).

Аннотация курса

Главной проблемой развития дистанционного обучения является создание новых методов и технологий обучения, отвечающих телекоммуникационной среде общения. В этой среде ярко проявляется то обстоятельство, что учащиеся не просто пассивные потребители информации, а в процессе обучения они создают собственное понимание предметного содержания обучения. В предлагаемом курсе «Использование аудиоинформации при создании цифровых образовательных ресурсов» большое внимание уделяется работе со звуком в программе Nero Wave Editor и созданию цифровых образовательных ресурсов с использованием аудиоинформации. Это способствует возникновению и развитию у обучающихся мотивации при освоении учебного материала и стимулирует интерес к дальнейшему продвижению.

Тематический план курса позволяет систематизировать работу с обучающимися в обучении. Умение кодировать звуковую информацию и работать с программой Nero Wave Editor позволит применять эти знания, умения и навыки при создании цифровых образовательных ресурсов.

Творческое начало в дистанционном курсе реализуется в ходе выполнения самостоятельных заданий. На этом этапе полученных знаний работы со звуком, а также технического сопровождения программ.

Цель курса

Формирование у обучающегося системы знаний, умений и навыков владения основами использования аудиоинформацией при создании цифровых образовательных ресурсов, также использование их в практической деятельности.

Программа

Ш Кодирование звуковой информации.

Ш Аудиоформаты.

Ш Запись звуков и музыки с различных источников.

Ш Обработка звука и использование эффектов.

Ш Создание цифрового образовательного ресурса с использованием аудиоинформации.

Ш Рефлексия деятельности.

По окончании курса вы:

Ш Научитесь кодировать звуковую информацию;

Ш Узнаете какие есть форматы звуковых файлов;

Ш Познакомитесь с интерфейсом и возможностями редактора Nero Wave Editor.

Ш Научитесь записывать звук с помощью редактора Nero Wave Editor .

Ш Создавать цифровые образовательные ресурсы использующие аудиоинформацию c помощью программы Windows Movie Maker.

Ш научитесь проводить рефлексию деятельности.

Технические и иные средства обучения

1. Компьютерная платформа (Windows ХР, Windows 7, Vista).

2. Необходимое программное обеспечение для учащихся (браузер Google Chrome как желательный браузер, Windows Movie Maker , Nero Wave Editor, доступ в интернеn, колонки или наушники).

3. Телекоммуникационная среда обучения (Вебинар)

Структура курса

Блок	Элементы содержания
Инструктивный	Общая инструкция по работе с курсом. График работы с материалами курса
Информационно-практический	Модули	Учебные элементы
	Модуль 1. «Кодирование звуковой информации»	Информационный модуль по теме «Кодирование звуковой информации»
		Понятие звука. Цифро-аналоговое и аналогово-цифровое преобразование звуковой информации. Параметры семплирования. Кодирование звуковой информации - видео.
		Практическое задание - найти определения следующим понятиям: тембр, аналоговый сигнал, цифровой сигнал, семпл, частота.
		Рефлексия
	Модуль 2. «Аудиоформаты»	Информационный модуль по теме «Аудиоформаты»
		Формат: WAV, MP3,OGG, WMA.
		Практическое задание - заполнить таблицу «Звуковые аудиоформаты» Название формата, расширение файла, назначение.
		Рефлексия
	Модуль 3. «Запись звуков и музыки с различных источников»	Информационный модуль по теме «Запись звуков и музыки с различных источников»
		Настройка параметров звука и аудиоустройств. Запись музыки (звука) с помощью программы Nero Wave Editor. Сохранение в разных форматах записи.
		Практическое задание - настройка параметров звука и аудиоустройств на своем компьютере. Запись звука (музыки) с помощью программы «Nero Wav Editor» и просмотр изображения звука (музыки) в волновой форме. Сохранение записи у себя на компьютере
		Рефлексия
	Модуль 4. «Обработка звука и использование эффектов»	Информационный модуль по теме «Обработка звука и использование эффектов»
		Редактирование записи (удаление пауз, шумов, выбор эффектов, сохранение фрагмента записи).
		Практическое задание - удаление пауз в начале и в конце записи, устранение шумов и посторонних пизвуков, использование эффектов, вырезка фрагмента записи.
		Рефлексия
	Модуль 5. «Создание ЦОР использующего аудиоинформацию»	Информационный модуль по теме «Создание ЦОР использующего аудиоинформацию»
		Программа Windows Mavie Maker, подготовка к созданию ЦОР, создание, эффекты и переходы в Windows Movie Maker.
		Практическое задание «Создание ЦОР использующего аудиоинформацию»
		Рефлексия
Коммуникативный	Чаты	Вебинар	Рефлексивные материалы
	Защиты творческой работы		Рефлексия по каждому модулю + итоговая рефлексия

3. Содержание дистанционного курса «Использование аудиоинформации при создании цифровых образовательных ресурсов»

Информационный модуль по теме «Кодирование звуковой информации»

Мир наполнен самыми разнообразными звуками: тиканье часов и гул моторов, завывание ветра и шелест листьев, пение птиц и голоса людей. О том, как рождаются звуки, и что они собой представляют, люди начали догадываться очень давно. Еще древнегреческий философ и ученый - энциклопедист Аристотель, исходя из наблюдений, объяснял природу звука, полагая, что звучащее тело создает попеременное сжатие и разрежение воздуха. Так, колеблющаяся струна то разряжает, то уплотняет воздух, а из-за упругости воздуха эти чередующиеся воздействия передаются дальше в пространство - от слоя к слою, возникают упругие волны. Достигая нашего уха, они воздействуют на барабанные перепонки и вызывают ощущение звука.

На слух человек воспринимает упругие волны, имеющие частоту где-то в пределах от 16 Гц до 20 кГц (1 Гц - 1 колебание в секунду). В соответствии с этим упругие волны в любой среде, частоты которых лежат в указанных пределах, называют звуковыми волнами или просто звуком. В учении о звуке важны такие понятия как тон и тембр звука. Всякий реальный звук, будь то игра музыкальных инструментов или голос человека, - это своеобразная смесь многих гармонических колебаний с определенным набором частот.

Колебание, которое имеет наиболее низкую частоту, называют основным тоном.

Тембр - разное количество обертонов, присущих тому или иному звуку, которое придает ему особую окраску. Именно по тембру мы легко можем отличить звуки рояля и скрипки, гитары и флейты, узнать голос знакомого человека.

Музыкальный звук можно характеризовать тремя качествами:

Ш тембром, т. е. окраской звука, которая зависит от формы колебаний;

Ш высотой, определяющейся числом колебаний в секунду (частотой);

Ш громкостью, зависящей от интенсивности (амплитуды) колебаний.

Громкость звука зависти от давления, возникающего при прохождении звуковой волны в жидкой и газообразной среде, которое непосредственно воспринимается ухом. Громкие звуки создают большое давление, тихие - малое. Давление измеряется в Паскалях, однако в акустике звуковое давление обычно измеряется в децибелах (дБ) относительно порога слышимости. По определению, величина порога принята равной pt=0,00002Па=20мкПа. Порог слышимости принимается за 0дБ, а громкость вычисляется как l=20*log₁₀(p/pt), где l [дБ] - громкость (в смысле звукового давления), p [Па]- звуковое давление, pt [Па]- порог слышимости. При этом: все слышимые звуки имеют положительную величину громкости; неслышимые (ниже порога громкости) - отрицательную; изменение громкости на 6дБ соответствует двукратному изменению давления; изменение на 20дБ - изменению давления в 10 раз.

Несколько типичных значений громкости:

Таблица 1

Звук	Громкость
Порог слышимости	0 дБ
Шелест листвы, тиканье наручных часов, дыхание	10-20 дБ
Тихий шепот, тиканье настенных часов	20-30 дБ
Шум в помещении	30-40 дБ
Тихий разговор	40-50 дБ
Разговор средней громкости	50-60 дБ
Громкий разговор	60-70 дБ
Шумная улица	70-80 дБ
Двигатель грузового автомобиля	~80 дБ
Отбойный молоток	~90 дБ
Громкая дискотека	100-120 дБ
Самолет на взлете	120 дБ
Болевой порог	130 дБ

Как же происходит кодирование звука? С самого детства мы сталкиваемся с записями музыки на разных носителях: грампластинках, кассетах, компакт-дисках и т.д. В настоящее время существует два основных способах записи звука: аналоговый и цифровой. Для того чтобы записать звук на какой-нибудь носитель его нужно преобразовать в электрический сигнал.

Это делается с помощью микрофона. Самые простые микрофоны имеют мембрану, которая колеблется под воздействием звуковых волн. К мембране присоединена катушка, перемещающаяся синхронно с мембраной в магнитном поле. В катушке возникает переменный электрический ток. Изменения напряжения тока точно отражают звуковые волны.

Переменный электрический ток, который появляется на выходе микрофона, называется аналоговым сигналом. Напомним, что применительно к сигналу «аналоговый» обозначает, что этот сигнал непрерывен по времени и амплитуде. При дискретном представлении информации физическая величина изменяется скачкообразно («лесенкой»), принимая конечное множество значений.

Виниловая пластинка является примером аналогового хранения звуковой информации, так как звуковая дорожка свою форму изменяет непрерывно. Но у аналоговых записей есть большой недостаток - старение носителя. Виниловые пластинки при проигрывании их несколько раз теряют качество. Поэтому преимущество отдают цифровой записи.

Цифро-аналоговое и аналогово-цифровое преобразование звуковой информации

Кратко рассмотрим процессы преобразования звука из аналоговой формы в цифровую и наоборот.

Звуковые волны при помощи микрофона превращаются в аналоговый переменный электрический сигнал. Он проходит через звуковой тракт и попадает в аналого-цифровой преобразователь (АЦП) - устройство, которое переводит сигнал в цифровую форму.

В упрощенном виде принцип работы АЦП заключается в следующем: он измеряет через определенные промежутки времени амплитуду сигнала и передает дальше, уже по цифровому тракту, последовательность чисел, несущих информацию об изменениях амплитуды.

Во время аналого-цифрового преобразования никакого физического преобразования не происходит. С электрического сигнала снимается отпечаток, являющийся цифровой моделью колебаний напряжения в аудиотракте. Цифровой сигнал по своей природе дискретен - т. е. прерывист, поэтому цифровая модель не совсем точно соответствует форме аналогового сигнала.

Семпл - это промежуток времени между двумя измерениями амплитуды аналогового сигнала.

Дословно Sample переводится с английского как «образец». В мультимедийной и профессиональной звуковой терминологии это слово имеет несколько значений. Кроме промежутка времени семплом называют также любую последовательность цифровых данных, которые получены путем аналого-цифрового преобразования. Сам процесс преобразования называют семплированием. В русском техническом языке его называют дискредитацией.

Вывод цифрового звука происходит при помощи цифро-аналогового преобразователя (ЦАП), который на основании поступающих цифровых данных в соответствующие моменты времени генерирует электрический сигнал необходимой амплитуды.

Параметры семплирования

Важными параметрами семлирования являются частота и разрядность.

Частота - количество измерений амплитуды аналогового сигнала в секунду.

Если частота семплирования не будет более чем в два раза превышать частоту верхней границы звукового диапазона, то на высоких частотах будут происходить потери. Этим объясняется то, что стандартная частота для звукового компакт-диска - это частота 44.1 кГц. Так как диапазон колебаний звуковых волн находится в пределах от 20 Гц до 20 кГц, то количество измерений сигнала в секунду должно быть больше, чем количество колебаний за тот же промежуток времени. Если же частота дискредитации значительно ниже частоты звуковой волны, то амплитуда сигнала успевает несколько раз измениться за время между измерениями, а это приводит к тому, что цифровой отпечаток несет хаотичный набор данных. При цифро-аналоговом преобразовании такой семпл не передает основной сигнал, а выдает только шум.

В формате компакт-дисков Audio DVD за одну секунду сигнал измеряется 96 000 раз, т.е. применяют частоту семплирования 96 кГц. Для экономии места на жестком диске в мультимедийных приложениях довольно часто применяют меньшие частоты: 11, 22, 32 кГц. Это приводит к уменьшению слышимого диапазона частот, а, значит, происходит сильное искажение того, что слышно.

Разрядность указывает, с какой точностью происходят изменения амплитуды аналогового сигнала. Точность, с которой при оцифровке передается значение амплитуды сигнала в каждый из моментов времени, определяет качество сигнала после цифро-аналогового преобразования. Именно от разрядности зависит достоверность восстановления формы волны.

Для кодирования значения амплитуды используют принцип двоичного кодирования. Звуковой сигнал должен быть представлен в виде последовательности электрических импульсов (двоичных нулей и единиц). Обычно используют 8, 16-битное или 20-битное представление значений амплитуды. От частоты дискредитации (количества измерений уровня сигнала в единицу времени) зависит качество кодирования. С увеличением частоты дискредитации увеличивается точность двоичного представления информации. При частоте 8 кГц (количество измерений в секунду 8000) качество семплированного звукового сигнала соответствует качеству радиотрансляции, а при частоте 48 кГц (количество измерений в секунду 48000) - качеству звучания аудио-CD.

Если использовать 8-битное кодирование, то можно достичь точности изменения амплитуды аналогового сигнала до 1/256 от динамического диапазона цифрового устройства (2⁸ = 256).

Если использовать 16-битное кодирование для представления значений амплитуды звукового сигнала, то точность измерения возрастет в 256 раз.

В современных преобразователях принято использовать 20-битное кодирование сигнала, что позволяет получать высококачественную оцифровку звука.

Практическое задание - найти определения следующим понятиям:

1. тембер;

2. аналоговый сигнал;

3. цифровой сигнал;

4. семпл;

5. частота.

Примерный ответ:

1. Тембер - разное количество обертонов, присущих тому или иному звуку, которое придает ему особую окраску.

2. Аналоговый сигнал - переменный электрический ток, который появляется на выходе микрофона.

3. Цифровой сигнал - дискретный сигнал.

4. Семпл - это промежуток времени между двумя измерениями амплитуды аналогового сигнала.

5.Частота - количество измерений амплитуды аналогового сигнала в секунду.

Результаты выполненного задания вышлите на электронную почту.

Рефлексия к модулю по теме «Кодирование звуковой информации»

Для осмысления деятельности во время изучения и анализа полученных результатов вам предлагается ответить на следующие рефлексивные вопросы:

1. Какие вы испытывали трудности при работе над темой данного модуля?

2. Какими способами вы преодолевали трудности по данному модулю?

Информационный модуль по теме «Аудиоформаты»

В мире компьютерной звукозаписи существует довольно большое число цифровых аудиоформатов. Некоторые из них уже устарели и не используются, другие, наоборот, активно развиваются, появляются новые, но нам для записи, обработки и хранения на персональном компьютере домашней музыки удобнее всего использовать такие цифровые форматы, как PMC WAV (Microsoft Windows ADPCM, файлы *.wav), MP3 (MPEG audio layer III/MP3pro, файлы *.wma) и, возможно, OGG (OGG Vorbis, файлы*.ogg) как самые распространенные и популярные.

WAV (файлы*.wav, Waveform Audio File Format) - отличное качество записи при частоте выборки от 44100 Hz и битовой глубине от 16 bit (Audio CD качество), широкие возможности монтажа и обработки аудио-редактирования и обычно используются для записи и хранения оригинального музыкального материала (частота выборки 96000 Hz и битовая глубина 32 bit), но большие по размеру файлы. Впрочем, современные компьютеры оснащены, как правило, жесткими дисками большого объема и DVD-RV диски, так что проблем с хранением таких файлов обычно не возникает. К тому же на Audio CD-дисках музыка храниться именно в этом формате, что очень удобно для получения интересующих вас записей музыки в оригинальном звучании.

MP3 (файлы*.mp3, MPEG-1/2/2.5 Layer 3) - очень популярный сжатый формат звука, имеет небольшой размер файлов, довольно приличное качество, может содержать в себе редактируемую информацию о записи (так называемые теги) и удобен для хранения уже готовых музыкальных коллекций, при создании так называемых MP3-аудиосборников для MP3 и CD-плееров с поддержкой MP3, аудиороликов и мелодий для мобильных телефонов с полифоническим звуком и мультимедийными функциями. При обработке MP3-файов программами аудиоредактирования, как правило, происходит обратное преобразование формата MP3 в формат WAV с небольшими потерями качества, из-за чего формат MP3 менее предпочтителен для хранения оригинальных записей, работа над которыми еще не закончена (это относится и к другим сжатым форматам).

WMA (файлы*.wma, Windows Media Audio) - сжатый формат звука (попытка Microsoft Corporation создать «заместителя» для MP3), по качеству и размеру файлов мало чем отличается от MP3, поддерживается большинством аудиоплейеров и мобильных телефонов, имеет защиту данных, которая, будучи установлена, не позволяет редактировать теги у защищенного WMA файла и проигрывать этот файл на другом компьютере.

OGG (файлы *.ogg, Vorbis (Ogg)) - один из недавно появившихся, весьма перспективный сжатый формат звука. По качеству может составить конкуренцию MP3, поддерживается многими программами и бытовыми плейерами.

Практическое задание

Заполнить таблицу «Звуковые аудиоформаты»

Пример выполненного задания выглядит следующим образом:

Название формата	Расширение файла	Назначение
WAV (Waveform Audio File Format)	wav	хранение звуковых данных на ПК
Vorbis (Ogg)	ogg	Хранение звуковых данных на ПК, CD-, DVD-носителях, передача через Интернет, цифровые проигрыватели.
WMA (Windows Media Audio)	wma	хранение звуковых данных на ПК
MP3 (MPEG-1/2/2.5 Layer 3)	mp3	Хранение звуковых данных на ПК, CD-, DVD-носителях, передача через Интернет, цифровые проигрыватели.

Результаты выполненного задания вышлите на электронную почту.

Рефлексия к модулю по теме «Аудиоформаты»

Для осмысления деятельности во время изучения и анализа полученных результатов вам предлагается ответить на следующие рефлексивные вопросы:

1. Какие вы испытывали трудности при работе над темой данного модуля? дистанционный цифровой образовательный информационный

2. Какими способами вы преодолевали трудности по данному модулю?

Информационный модуль по теме «Запись звуков и музыки с различных источников звука»

Для записи звуков и музыки на компьютер будем использовать карту (Sound Card) и CD или DVD-дисковод, имеющиеся в составе оборудования каждого современного персонального компьютера, а также USB-порты для подключения к компьютеру FLASH-дисков, MP3-плейров и мобильных телефонов, которые также могут являться носителями уадиофайлов.

Запись звука и музыки на персональном компьютере с FLRSH-дисков, MP3-плейров, CD или DVD - дисковода представляет собой простое копирование нужного аудиотрека или файла на жесткий диск компьютера на прямую через окна копирования или с помощью специальных программ. Почти так же выглядит копирование аудиофайлов и с мобильных телефонов, только последние обычно имеют специальную программу обслуживания входящую в комплект программного обеспечения телефона.

Запись с источников аналогового звукового сигнала, таких как микрофон, магнитола или телевизор, практически не отличается от записи на обычный магнитофон и производится через входы «Mic» (микрофон обозначается красным цветом) и «Line in» (линейный вход, обозначается синим цветом), обычно расположенные на задней стороне корпуса настольного компьютера. Источник сигнала просто подключается к соответствующему входу аудиокабелем с подходящими разъемами. Ноутбук, как правило, имеет встроенный микрофон, который позволяет сделать звуковую запись происходящего вблизи от него, но для получения качественной записи звука лучше использовать отдельный компьютерный микрофон.

Итак, источник аналогового сигнала звука подключен к компьютеру, но перед тем, как начинать запись, надо настроить входы компьютера и параметры аудиомикшера операционной системы «Microsoft Windows XP», для каждого конкретного случая подключения. Многие современные компьютерные звуковые карты сами умеют определять, какой источник звука и к какому входу вы подключили в данный момент, но иногда эти параметры приходится настраивать вручную. Для этого откройте «Панель управления» и выберите пункт «Звуки и аудиоустройства». В диалоговом открывшемся окне «Свойства: Звуки и аудиоустройства» (рис.1) и на вкладке «Громкость» в секции «Громкость микшера» включите флажок «Отображать значок на панели задач» (если он не включен) и нажмите на кнопку «Применить».

Рис. 1. Свойства: звуки и аудиоустройства

На панели задач появится значок «Громкость», с помощью которого вы в любой момент можете открыть окно управления микшером или настроить аудиопараметры, щелкнув на значке правой кнопкой мыши и выбрав нужный пункт.

Затем в этом же окне на вкладке «Аудио» в секции «Запись звука» нажмите кнопку «Громкость» и в открывшемся окне «Уровень записи» выберите вход нужного источника выключением флажка под соответствующим регулятором громкости (рис. 2). Неиспользованные входы лучше отключить во избежание записи с них посторонних шумов. Например, если вы производите запись с микрофона, то отключите линейный вход и добавочный вход. Здесь же устанавливается уровень громкости выбранного входа.

Рис. 2. Уровень записи

Теперь закрываем все окна и можно начинать запись. В «Microsoft Windows XP» есть программа «Звукозапись», но она позволяет только записывать звук в формате WAV и не имеет средств редактирования. Поэтому предлагаем вашему внимаю в качестве примера аудиоредакторв- редактора программу «Nero Wave Editor» (рис. 3) из популярного пакета программ для записи CD-R, CD-RW, и DVD-RW дисков «Nero», поставляемого в комплекте со многими CD и DVD-рекордерами.

Скачать можно с сайта http://www.izone.ru/multimedia/av-editors/nero-waveeditor-download.htm, распространяется бесплатно.

Рис. 3. Аудиоредактор «Nero Wave Edition»

Это простая программа умеет работать с WAV, MP3 и другими аудиоформатами имеет органы управления как обычного магнитофона, большой набор звуковых эффектов, фильтров и инструментов редактирования звука, причем все предлагаемые результаты обработки звука можно прослушать в режиме реального времени перед тем, как сделать изменения в оригинальном звуковом файле, что позволяет добиться максимально желаемых результатов.

Для того чтобы сделать запись, в секции органов управления окна «Nero Wave Editor» нажимаем красную кнопку «Запись». Затем в открывшемся окне «Установка формата отчетов» устанавливаем параметры качества будущей записи (частоту выборки и битовую глубину, чем больше значения - тем выше качество и больше размер файла и наоборот), моно или стерео и нажимаем кнопку «Да» (значения по умолчанию обеспечивают качество Audio CD), тем самым открывается окно «Консоль записи». Если у вас при этом открыто окно «Уровень записи» микшера «Microsoft Windows XP» (рис. 4), то вы можете, подавая на вход исходный звуковой сигнал (говоря в микрофон или проигрывая запись с магнитофона) и ориентируясь по индикатору «Входной уровень» окна «Консоль записи», точнее настроить оптимальный уровень записи (желтые деления), передвигая регулятор «Громкость» источника, чтобы избежать перегрузки (появление красных делений) или низкого уровня записи (зеленые деления).



Рис. 4. Консоль и уровень записи

Далее выбираем режим записи переключателями «Переписать существующую запись» (стирает записанное ранее и начинает запись сначала) или «Вставить запись» (продолжает запись с места нажатия кнопки «Пауза»), нажимаем кнопку «Запись» в окне «Консоль записи», включаем источник исходного сигнала или подаем звук в микрофон и по окончании записи нажимаем кнопку «Пауза» или «Да». Кнопки «В начало» и «В конец» перематывают запись соответственно в начала или в конец. Кнопка «Да» (неудачная русификация) сразу завершает запись. После завершения записи в окне «Nero Wave Editor» появляется изображение записанного звука в волновой форме, один (если запись - моно) или два канала (рис. 5).

Рис. 5. Изображение записанного звука в волной форме

Теперь запись можно прослушать, и сели результат вас удовлетворяет, и вы хотите применить к записи какие-нибудь эффекты и фильтры или вырезать из нее нужный фрагмент и прочее, сохранить запись в файл в формате WAV (можно сохранить в любом формате, что представлен в выпадающем списке) (Рис. 6), после чего можно приступать к обработке полученного аудиофайла.

Рис.6. Сохранение записи в формате WAV

Практическое задание

1. Настройте свой компьютер согласно инструкции предложенной выше.

2. Сделайте запись звука (музыки) не менее 1,5-2 минуты с помощью программы «Nero Wav Editor» и посмотрите изображение звука (музыки) в волновой форме.

3. Сохраните себе на компьютер эту запись в формате WAV.

Результаты выполненного задания вышлите на электронную почту.

Рефлексия к модулю по теме «Запись звуков и музыки с различных источников»

Для осмысления деятельности во время изучения и анализа полученных результатов вам предлагается ответить на следующие рефлексивные вопросы:

1. Какие главные результаты вам удалось получить при изучении данного модуля?

2. Как и благодаря чему Вы достигли этих результатов?

3. Что не удалось? Почему?

Информационный модуль по теме «Обработка звука и использование эффектов»

Заключительная обработка бывает нужна, если полученная запись имеет, например, длинные паузы в начале и конце, различный уровень громкости левого и правого каналов или еще какие-нибудь недостатки. Обычно при записи звука с микрофона в начале, в конце и в паузах записи остаются посторонние шумы: шорохи, скрипение стульев, покашливания зрителей, гудение аппаратуры и тому подобные нежелательные призвуки. Или при записи с кассетного магнитофона в паузах остается неприятное шипение ленты. А бывает и так, что в момент очень важной записи, которую невозможно повторить, на кухне включился холодильник и в сети электропитания, который обязательно запишется в виде громкого щелчка. Ведь от импульсных помех в нашей электросети не спасает ни один сетевой фильтр, даже блок резервного питания UPC. В общем, для того чтобы получить чистую и качественную запись, подобные дефекты обязательно нужно исправить, маскировать или вырезать.

Использование различных звуковых эффектов в свою очередь позволяет придавать звучанию вашего аудиофайла оригинальную тембровую окраску и вполне профессиональный вид, не хуже, чем у знаменитых эстрадных исполнителей.