Vizualizácia dát vo vede a technike. Vizualizácia informácií

S nárastom množstva nahromadených údajov, aj keď sa používajú ľubovoľne výkonné a všestranné algoritmy dolovania údajov, je čoraz ťažšie „stráviť“ a interpretovať výsledky. A ako viete, jedným z ustanovení dolovania údajov je hľadanie prakticky užitočných vzorov. Vzor sa môže stať prakticky užitočným iba vtedy, ak sa dá pochopiť a pochopiť.

V roku 1987 boli z iniciatívy ACM SIGGRAPH IEEE Computer Society Technical Committee of Computer Graphics z dôvodu potreby využívania nových metód, nástrojov a dátových technológií sformulované zodpovedajúce úlohy smeru vizualizácie. Spôsoby vizuálnej alebo grafickej prezentácie údajov zahŕňajú grafy, tabuľky, tabuľky, zostavy, zoznamy, blokové diagramy, mapy atď. Vizualizácia sa tradične považovala za pomôcku pri analýze údajov, ale teraz viac výskumov ukazuje jej samostatnú úlohu.

Tradičné zobrazovacie techniky možno použiť nasledujúcimi spôsobmi:

Ø prezentovať informácie používateľovi vo vizuálnej forme;

Ø kompaktne popíšte vzory obsiahnuté v pôvodnom súbore údajov;

Ø zmenšiť rozmer alebo komprimovať informácie;

Ø obnoviť medzery v súbore údajov;

Ø nájdite v súbore údajov šumy a odľahlé hodnoty.

Vizualizácia nástrojov na dolovanie údajov

Každý z algoritmov dolovania údajov používa špecifický prístup k vizualizácii. V priebehu používania každej z vyššie uvedených metód alebo skôr ich softvérových implementácií sme dostali niekoľko vizualizérov, pomocou ktorých sa nám podarilo interpretovať výsledky získané ako výsledok práce zodpovedajúcich metód a algoritmov.

Ø Pre rozhodovacie stromy je to vizualizér rozhodovacieho stromu, zoznam pravidiel, kontingenčná tabuľka.

Ø Pre karty Kohonen: vstup, výstup, iné špecifické karty.

Ø Pri lineárnej regresii funguje regresná čiara ako vizualizér.

Ø Pre zhlukovanie: dendrogramy, rozptylové grafy.

Grafy a bodové grafy sa často používajú na vyhodnotenie výkonu metódy.

Všetky tieto spôsoby vizuálnej reprezentácie alebo zobrazenia údajov môžu vykonávať jednu z nasledujúcich funkcií:

Ø sú ilustráciou budovania modelu (napríklad znázornenie štruktúry (grafu) neurónovej siete);

Ø pomôcť interpretovať výsledok;

Ø sú prostriedkom hodnotenia kvality skonštruovaného modelu;

Ø kombinovať funkcie uvedené vyššie (rozhodovací strom, dendrogram).

Vizualizácia modelov dolovania údajov

Prvá funkcia (ilustrácia budovy modelu) je v skutočnosti vizualizácia modelu dolovania dát. Existuje mnoho rôznych spôsobov prezentácie modelov, ale grafické znázornenie dáva používateľovi maximálnu „hodnotu“. Používateľ vo väčšine prípadov nie je špecialistom na modelovanie, najčastejšie je odborníkom vo svojej oblasti. Preto by mal byť model Data Mining prezentovaný v čo najprirodzenejšom jazyku alebo aspoň obsahovať minimálny počet rôznych matematických a technických prvkov.

Dostupnosť je teda jednou z hlavných charakteristík modelu dolovania údajov. Napriek tomu existuje taký bežný a najjednoduchší spôsob reprezentácie modelu ako "čierna skrinka". V tomto prípade používateľ nerozumie správaniu modelu, ktorý používa. Napriek nepochopeniu však dostane výsledok – odhalené vzory. Klasickým príkladom takéhoto modelu je model neurónovej siete.

Ďalším spôsobom, ako prezentovať model, je prezentovať ho intuitívnym a zrozumiteľným spôsobom. V tomto prípade môže používateľ skutočne pochopiť, čo sa deje „vo vnútri“ modelu. Tak je možné zabezpečiť jeho priamu účasť v procese. Takéto modely poskytujú používateľovi možnosť diskutovať alebo vysvetliť jeho logiku s kolegami, klientmi a inými používateľmi.

Pochopenie modelu vedie k pochopeniu jeho obsahu. V dôsledku porozumenia sa zvyšuje dôvera v model. Klasickým príkladom je rozhodovací strom. Skonštruovaný rozhodovací strom skutočne zlepšuje pochopenie modelu, t.j. použitý nástroj na dolovanie údajov.

Okrem porozumenia takéto modely užívateľovi poskytujú možnosť interagovať s modelkou, klásť jej otázky a dostávať odpovede. Príkladom takejto interakcie je zariadenie „čo ak“. Prostredníctvom dialógu systém-používateľ môže používateľ pochopiť model.

Príklady vizualizačných nástrojov, ktoré možno použiť na vyhodnotenie kvality modelu, sú bodový graf, kontingenčná tabuľka, graf zmeny hodnoty chyby:

Ø Bodový graf je graf odchýlky hodnôt predpovedaných modelom od skutočných. Tieto tabuľky sa používajú pre spojité množstvá. Vizuálne posúdenie kvality vyrobeného modelu je možné až na konci procesu vytvárania modelu.

Ø Na vyhodnotenie výsledkov klasifikácie sa používa kontingenčná tabuľka. Takéto tabuľky sa používajú na rôzne klasifikačné metódy. Posúdenie kvality vytvoreného modelu je možné až na konci procesu vytvárania modelu.

Ø Graf zmeny veľkosti chyby. Graf znázorňuje zmenu chybovej hodnoty v procese prevádzky modelu. Napríklad počas prevádzky neurónových sietí môže používateľ pozorovať zmenu chyby na tréningových a testovacích súpravách a zastaviť tréning, aby zabránil „preškoleniu“ siete. Tu je možné posúdiť kvalitu modelu a jeho zmeny priamo v procese budovania modelu.

Príklady vizualizačných nástrojov, ktoré pomáhajú interpretovať výsledok, sú: trendová čiara v lineárnej regresii, Kohonenove mapy, rozptylový graf v zhlukovej analýze.

Zobrazovacie metódy

Metódy vizualizácie, v závislosti od počtu použitých meraní, sú zvyčajne rozdelené do dvoch skupín:

1. Reprezentácia údajov v jednej, dvoch a troch dimenziách

Táto skupina metód zahŕňa dobre známe spôsoby zobrazovania informácií, ktoré sú dostupné pre vnímanie ľudskou predstavivosťou. Takmer každý moderný nástroj na dolovanie údajov obsahuje vizuálne reprezentácie z tejto skupiny.

Podľa počtu rozmerov zobrazenia to môžu byť nasledujúce spôsoby:

Ø jednorozmerné meranie alebo 1-D;

Ø dvojrozmerné meranie alebo 2-D;

Ø 3D alebo projekčné meranie, alebo 3-D.

Treba poznamenať, že ľudské oko najprirodzenejšie vníma dvojrozmerné zobrazenia informácií.

Pri použití dvoj- a trojrozmernej reprezentácie informácií má používateľ možnosť vidieť vzory súboru údajov:

Ø jeho zhluková štruktúra a rozdelenie objektov do tried (napríklad na rozptylovom diagrame);

Ø topologické vlastnosti;

Ø prítomnosť trendov;

Ø informácie o relatívnej polohe údajov;

Ø existenciu iných závislostí, ktoré sú obsiahnuté v skúmanom súbore údajov.

Ak má množina údajov viac ako tri dimenzie, potom sú možné nasledujúce možnosti:

ü používanie viacrozmerných metód prezentácie informácií (o nich sa hovorí nižšie);

ü redukcia rozmeru na jedno-, dvoj- alebo trojrozmerné zobrazenie. Existujú rôzne spôsoby, ako zmenšiť rozmer. Na zmenšenie rozmeru a súčasnú vizualizáciu informácií na dvojrozmernej mape sa používajú Kohonenove samoorganizujúce sa mapy.

2. Reprezentácia údajov v 4+ dimenziách

Reprezentácie informácií v štvorrozmerných a viacerých dimenziách sú ľudskému vnímaniu neprístupné. Boli však vyvinuté špeciálne metódy, ktoré umožňujú osobe zobraziť a vnímať takéto informácie.

Ako obvykle, začnime definíciou.

Vizualizácia informácií– prezentácia informácií vo forme grafov, diagramov, blokových diagramov, tabuliek, máp a pod.

ecsocman.edu.ru

Prečo vizualizovať informácie? "Hlúpa otázka!" zvolá čitateľ. Samozrejme, text s obrázkami je vnímaný lepšie ako „sivý“ text a obrázky s textom sú vnímané ešte lepšie. Niet divu, že všetci tak milujeme komiksy - koniec koncov, umožňujú nám doslova uchopovať informácie za behu, zdalo by sa, bez vynaloženia najmenšej duševnej námahy! A pamätajte, ako dobre ste si počas štúdia pamätali materiál tých prednášok, ktoré boli sprevádzané diapozitívmi!

Prvá vec, ktorá nám napadne, keď počujeme slovo „vizualizácia“, sú grafy a tabuľky (v tom je sila asociácií!). Na druhej strane, takto sa dajú vizualizovať len číselné údaje, ešte nikomu sa nepodarilo zostaviť graf na základe súvislého textu. Pre text môžeme zostaviť plán, vyzdvihnúť hlavné myšlienky (tézy) – urobiť stručné zhrnutie. O nedostatkoch a nebezpečenstvách robenia poznámok si povieme trochu neskôr, ale teraz si povieme, že ak spojíme plán a krátke zhrnutie – „zavesíme“ tézy na konáre stromu, ktorého štruktúra zodpovedá štruktúru (plán) textu, potom dostaneme výborný Bloková schéma text, ktorý si zapamätáte oveľa lepšie ako akýkoľvek abstrakt. V tomto prípade budú vetvy hrať úlohu tých „stop“ - ciest, ktoré spájajú pojmy a tézy, o ktorých sme hovorili skôr.

Pamätáte si, ako sme vytvorili UML diagramy na základe popisu navrhnutého softvérového systému, ktorý sme dostali od jeho budúcich používateľov? Výsledné obrázky vnímali klienti aj vývojári oveľa jednoduchšie a rýchlejšie ako textový popis. Rovnakým spôsobom môžete „zobraziť“ úplne akýkoľvek text, nielen zadávacie podmienky vývoja systému. Vyššie opísaný prístup nám umožňuje vizuálne prezentovať absolútne akýkoľvek text - či už je to rozprávka, referenčné podmienky, prednáška, sci-fi román alebo výsledky stretnutia - vo forme pohodlného a ľahko vnímateľného stromu. Môžete si ho postaviť, ako sa vám páči - ak získate jasný a zrozumiteľný diagram, ktorý by bolo pekné ilustrovať kresbami, ktoré zodpovedajú významu.

Takéto schémy je tiež vhodné použiť pri komunikácii pri diskusii o akýchkoľvek problémoch a problémoch. Ako ukazuje prax, nedostatok jasných štandardov notácie nespôsobuje účastníkom diskusie absolútne žiadne komunikačné ťažkosti. Naopak, použitie neverbálnych foriem prezentácie informácií umožňuje zamerať sa na kľúčové body problému. Vizualizácia je teda jednou z najsľubnejších oblastí na zlepšenie účinnosti analýzy, prezentácie, vnímania a chápania informácií.

Wow, konečne sme skončili s únavným popisom vedeckých teórií, metód a techník používaných na spracovanie, systematizáciu a vizualizáciu informácií! Predchádzajúca časť kapitoly veľmi unavila autora aj čitateľov, a napriek tomu to bolo potrebné: v dôsledku toho sme videli, že vlastnosti nášho mozgu už aktívne využívajú vedci v rôznych oblastiach vedy, veľa vecí. ktoré sa nám zdajú známe, sú osobné počítače, používateľské rozhrania, databázy znalostí atď. – boli pôvodne vybudované s prihliadnutím na asociatívny charakter ľudského myslenia a jeho sklon k hierarchickej reprezentácii a vizualizácii informácií. Ale vrcholom a prirodzeným grafickým vyjadrením ľudských myšlienkových procesov je mapovanie mysle, o ktorom sa konečne bavíme. A zároveň sa pokúsime rozšíriť naše chápanie princípov vizuálneho myslenia.

federálny štátny rozpočet

vzdelávacia inštitúcia

vyššie odborné vzdelanie

Východosibírska štátna akadémia vzdelávania

Fakulta matematiky, fyziky a informatiky

Katedra informatiky a metód vyučovania informatiky

KURZOVÁ PRÁCA

"Technológia vizualizácie vzdelávacích informácií"

Špecializácia - "Odborné vzdelávanie v oblasti výpočtovej techniky, výpočtovej techniky a informatiky"

Irkutsk - 2012

IN dirigovanie

jaTeoretické základy zobrazovacej techniky

II.Úloha metód vizualizácie vzdelávacích informácií v učení

III.Elektronické názorné učebné pomôcky založené na moderných počítačových technológiách

IV.Technológie vizualizácie znalostí a prezentácie výsledkov výskumu v oblasti vzdelávania

Záver

Bibliografia

ÚVOD

Informačné bohatstvo moderného sveta si vyžaduje špeciálnu prípravu vzdelávacieho materiálu pred jeho prezentovaním študentom, aby študentom poskytol základné alebo potrebné informácie vo vizuálne viditeľnej forme. Vizualizácia zahŕňa len poskladanie informácie do počiatočného obrazu (napríklad do obrazu emblému, erbu atď.).

Jedným z prostriedkov na zlepšenie odbornej prípravy budúcich učiteľov, ktorí sú schopní pedagogických inovácií, rozvíjať technológie na navrhovanie efektívnych vzdelávacích aktivít študenta v podmienkach dominancie vizuálneho prostredia, je formovanie ich špeciálnych zručností vo vizualizácii. vzdelávacie informácie.

Podľa psychológov sa nové informácie lepšie absorbujú a zapamätajú, keď sa vedomosti a zručnosti „vtlačia“ do systému vizuálno-priestorovej pamäte, a preto vám prezentácia vzdelávacieho materiálu v štruktúrovanej forme umožňuje rýchlo a lepšie osvojiť si nové systémy pojmov, metódy pôsobenia.

Vizualizácia vzdelávacieho materiálu otvára možnosť nielen spojiť všetky teoretické výpočty, ktoré vám umožnia rýchlo reprodukovať materiál, ale aj použiť schémy na posúdenie stupňa asimilácie študovanej témy.

Metodika moderného vyučovania s využitím počítačovej grafiky a audiovizuálnych prostriedkov by sa mala riadiť budúcimi a modernými technológiami, vrátane vývojových trendov v spôsoboch využívania informačných a počítačových nástrojov a technológií.

I. Teoretické základy zobrazovacej techniky

V ére informačnej saturácie nadobúdajú problémy zhromažďovania poznatkov a ich operatívneho využitia obrovský význam. V tejto súvislosti je potrebné systematizovať nahromadené skúsenosti s vizualizáciou vzdelávacích informácií a ich vedecké opodstatnenie z hľadiska technologického prístupu k učeniu.

G.K. Selevko považuje technológiu intenzifikácie učenia založenú na schematických a znakových modeloch vzdelávacieho materiálu za skúsenosť V.F. Šatalová. Podľa Lavrentieva G.V. a Lavrent'eva N.E., jej hranice sú oveľa širšie a Shatalovova skúsenosť je len jedným z jej prejavov. Rozširovaním hraníc tejto technológie Lavrentieva G.V. a Lavrentieva N.E. navrhnite pre ňu priestrannejší názov, a to: technológiu vizualizácie vzdelávacieho materiálu, čo znamená nielen symbolické, ale aj niektoré ďalšie obrazy „vizualizácie“, ktoré vystupujú do popredia v závislosti od špecifík skúmaného objektu. Môžu to byť nasledujúce základné prvky vizuálneho obrazu:

smer;

štruktúra;

pohybu.

Tým, že sú v tej či onej miere prítomné v akomkoľvek vizuálnom obraze, tieto prvky dramaticky ovplyvňujú vnímanie a asimiláciu vzdelávacích informácií osobou. K zintenzívneniu vzdelávacej a kognitívnej činnosti dochádza v dôsledku skutočnosti, že učiteľ aj študent sa riadia nielen asimiláciou vedomostí, ale aj metódami tejto asimilácie, spôsobmi myslenia, ktoré umožňujú vidieť súvislosti. a vzťahy medzi skúmanými objektmi, a teda spojiť oddelené do jedného celku. Vzdelávacia informačná vizualizačná technológia je systém, ktorý zahŕňa nasledujúce pojmy:

komplex vzdelávacích poznatkov;

vizuálne spôsoby ich prezentácie;

vizuálne a technické prostriedky prenosu informácií;

súbor psychologických techník na využitie a rozvoj vizuálneho myslenia v procese učenia.

Technológia vizualizácie vzdelávacieho materiálu má niečo spoločné s pedagogickým konceptom vizuálnej gramotnosti, ktorý vznikol koncom 60-tych rokov XX storočia v Spojených štátoch. Táto koncepcia vychádza z ustanovení o dôležitosti zrakového vnímania pre človeka v procese poznávania sveta a jeho miesta v ňom, o vedúcej úlohe obrazu v procesoch vnímania a porozumenia, o potrebe pripraviť vedomie človeka a o jeho mieste v ňom. za aktivitu v čoraz „vizualizovanejšom“ svete a nárast informačnej záťaže.

Informačné bohatstvo moderného sveta si vyžaduje špeciálnu prípravu vzdelávacieho materiálu pred jeho prezentovaním študentom, aby študentom poskytol základné alebo potrebné informácie vo vizuálne viditeľnej forme. Vizualizácia zahŕňa len poskladanie informácie do počiatočného obrazu (napríklad do obrazu emblému, erbu atď.). Mal by brať do úvahy aj možnosť využitia sluchovej, čuchovej, hmatovej vizualizácie, ak sú tieto vnemy v tejto profesii významné.

Efektívnym spôsobom spracovania a usporiadania informácií je ich „komprimácia“, t.j. prezentácia v kompaktnej, ľahko použiteľnej forme. Vývoj modelov reprezentácie znalostí v „komprimovanej“ forme realizuje špeciálny odbor informačných technológií – znalostné inžinierstvo. Didaktická adaptácia konceptu znalostného inžinierstva je založená na skutočnosti, že „tvorcovia inteligentných systémov sa v prvom rade spoliehajú na mechanizmy spracovania a aplikácie vedomostí človekom, pričom využívajú analógie nervových systémov ľudského mozgu. Po druhé, užívateľom inteligentných systémov je osoba, čo zahŕňa kódovanie a dekódovanie informácií prostriedkami, ktoré sú pre užívateľa pohodlné, t.j. tak pri konštrukcii, ako aj pri aplikácii inteligentných systémov sa berú do úvahy mechanizmy ľudského učenia. Teória zmysluplného zovšeobecnenia V.V. Davydov, teória zväčšovania didaktických jednotiek P.M. Erdniev. Pod „stláčaním“ informácie sa rozumie predovšetkým jej zovšeobecňovanie, zväčšovanie, systematizácia, zovšeobecňovanie. POPOLUDNIE. Erdniev tvrdí, že „najväčšia sila zvládnutia programového materiálu sa dosiahne vtedy, keď sú vzdelávacie informácie prezentované súčasne v štyroch kódoch: obrázkový, číselný, symbolický, verbálny“. Treba tiež vziať do úvahy, že schopnosť previesť ústne a písomné informácie do vizuálnej podoby je profesionálnou kvalitou mnohých špecialistov. Preto by sa v procese učenia mali formovať prvky profesionálneho myslenia:

systematizácia;

koncentrácia;

zvýraznenie hlavného obsahu.

Metodologickým základom uvažovanej technológie sú nasledujúce princípy jej konštrukcie: princíp systémovej kvantizácie a princíp kognitívnej vizualizácie.

Systémová kvantizácia vyplýva zo špecifík fungovania ľudskej duševnej činnosti, ktorá je vyjadrená rôznymi znakovými systémami:

jazykové;

symbolický;

grafický.

Všetky druhy modelov reprezentácie vedomostí v komprimovanej kompaktnej forme zodpovedajú schopnosti človeka myslieť v obrazoch. Štúdium, asimilácia, premýšľanie nad textom - to je práve vytváranie diagramov v mysli, kódovanie materiálu. V prípade potreby môže človek obnoviť, „rozšíriť“ celý text, ale jeho kvalita a sila bude závisieť od kvality a sily týchto schém v pamäti, od toho, či ich intuitívne vytvoril študent alebo profesionálny učiteľ. Ide o pomerne zložitú intelektuálnu prácu a študent na ňu musí byť dôsledne pripravený.

Najväčší efekt pri asimilácii informácií sa dosiahne, ak spôsoby vedenia záznamov zodpovedajú tomu, ako mozog ukladá a reprodukuje informácie. Fyziológovia P.K. Anokhin, D.A. Pospelov dokazuje, že sa to nedeje lineárne, v zozname, podobne ako reč alebo písanie, ale v prelínaní slov so symbolmi, zvukmi, obrazmi, pocitmi. Americkí vedci-pedagógovia B. Deporter a M. Khenaki podkladajú svoj systém kvantového učenia špecifikami mozgu. Ich prínosom pre spôsoby tvorby modelov vzdelávacieho materiálu sú „Pamäťové karty“, „Záznamy fixácie a tvorby“, „Skupinová metóda“.

Princíp kvantovania systému zahŕňa zohľadnenie nasledujúcich zákonitostí:

vzdelávací materiál veľkého objemu je zapamätaný s ťažkosťami;

vzdelávací materiál umiestnený kompaktne v určitom systéme je lepšie vnímaný;

alokácia sémantických silných stránok vo vzdelávacom materiáli prispieva k efektívnemu zapamätaniu.

Princíp kognitívnej vizualizácie vyplýva z psychologických vzorcov, podľa ktorých sa účinnosť asimilácie zvyšuje, ak vizualizácia v tréningu plní nielen názornú, ale aj kognitívnu funkciu, to znamená, že sa využívajú kognitívne grafické vzdelávacie prvky. To vedie k tomu, že „obrazná“ pravá hemisféra je spojená s procesom asimilácie. K systémovej povahe poznatkov zároveň prispievajú „podpory“ (nákresy, schémy, modely), ktoré kompaktne ilustrujú obsah. Podľa Z.I. Kalmykova, abstraktný vzdelávací materiál, si v prvom rade vyžaduje konkretizáciu a tomuto cieľu zodpovedajú rôzne typy vizualizácie - od predmetu až po veľmi abstraktné, symbolické. „Človek pri vnímaní obrazového materiálu dokáže jediným pohľadom zachytiť všetky zložky, ktoré tvoria celok, vystopovať medzi nimi možné súvislosti, kategorizovať podľa stupňa významnosti, všeobecnosti, čo slúži ako základ nielen pre hlbšie pochopenie o podstate nových informácií, ale aj o ich preklad do dlhodobej pamäte“.

Vizuálne znázornenie princípov je znázornené na obrázku 1.

OUSG - zovšeobecňovanie, konsolidácia, systematizácia, zovšeobecňovanie;

CO - signálne veže;

MD je duševná aktivita realizovaná prostredníctvom znakových systémov.

Ryža. 1. Vizuálna reprezentácia princípov kognitívnej vizualizácie a systémovej kvantizácie

G.K. Selevko tvrdí, že každý systém alebo prístup k učeniu možno uznať za technológiu, ak spĺňa nasledujúce kritériá:

prítomnosť koncepčného rámca;

konzistencia (celistvosť častí);

ovládateľnosť, to znamená schopnosť plánovať, navrhovať proces učenia, meniť prostriedky a metódy s cieľom dosiahnuť plánovaný výsledok;

efektívnosť;

reprodukovateľnosť.

Podstata uvažovanej technológie podľa Lavrentieva G.V. a Lavrentieva N.E., je zredukovaná na celistvosť svojich troch častí.

Systematické používanie vizuálnych modelov jedného konkrétneho typu alebo ich kombinácií vo vzdelávacom procese.

Vyučovanie žiakov racionálnym metódam „stláčania“ informácií a ich kognitívno-grafického znázornenia.

Metodické techniky zaraďovania vizuálnych modelov do vzdelávacieho procesu. Práca s nimi má jasné etapy a je sprevádzaná množstvom techník a zásadných metodických riešení.

Úloha metód vizualizácie vzdelávacích informácií v učení

V posledných desaťročiach sa v oblasti prenosu vizuálnych informácií udiali takmer revolučné zmeny:

objem a množstvo prenášaných informácií sa ohromne zvýšilo;

vyvinuli sa nové typy vizuálnych informácií a spôsoby ich prenosu.

Technologický pokrok a formovanie novej vizuálnej kultúry sa nevyhnutne podpisuje aj na súbore požiadaviek na činnosť pedagógov.

Jedným z prostriedkov na zlepšenie odbornej prípravy budúcich učiteľov, ktorí sú schopní pedagogických inovácií, rozvíjať technológie na navrhovanie efektívnych vzdelávacích aktivít študenta v podmienkach dominancie vizuálneho prostredia, je formovanie ich špeciálnych zručností vo vizualizácii. vzdelávacie informácie. Pojem „vizualizácia“ pochádza z latinského visualis – vnímať vizuálne, vizuálne. Vizualizácia informačnej reprezentácie číselných a textových informácií vo forme grafov, diagramov, blokových diagramov, tabuliek, máp a pod. Z takéhoto chápania vizualizácie ako procesu pozorovania však vyplýva minimálna mentálna a kognitívna aktivita žiakov a vizuálne didaktické nástroje plnia len ilustračnú funkciu. Iná definícia vizualizácie je uvedená v známych pedagogických koncepciách (teória schém - RS Anderson, F. Bartlett; teória rámcov - C. Folker, M. Minsky atď.), v ktorých sa tento jav interpretuje ako odstránenie tzv. vnútornej roviny do vonkajšej roviny mentálnych obrazov, ktorých forma je spontánne určená mechanizmom asociatívnej projekcie.

Verbitsky A.A. chápe koncept vizualizácie podobne: „Proces vizualizácie je skladanie mentálnych obsahov do vizuálneho obrazu; akonáhle je obraz vnímaný, môže byť nasadený a slúžiť ako podpora pre adekvátne mentálne a praktické činnosti. Táto definícia nám umožňuje oddeliť pojmy „vizuálne“, „vizuálne pomôcky“ od pojmov „vizuálne“, „vizuálne pomôcky“. V pedagogickom zmysle je pojem „vizuál“ vždy založený na demonštrácii konkrétnych predmetov, procesov, javov, prezentácii hotového obrazu, daného zvonku, a nie zrodeného a uskutočňovaného z vnútorného plánu ľudskej činnosti. Proces odvíjania myšlienkového obrazu a jeho „vynášania“ z vnútornej roviny do vonkajšej roviny je projekciou mentálneho obrazu. Projekcia je zabudovaná do procesov interakcie medzi subjektom a objektmi materiálneho sveta, opiera sa o mechanizmy myslenia, pokrýva rôzne úrovne reflexie a zobrazovania a prejavuje sa v rôznych formách edukačnej činnosti.

Ak produktívnu kognitívnu činnosť cielene považujeme za proces interakcie medzi vonkajšími a vnútornými plánmi, za prenos budúcich produktov činnosti z vnútorného plánu do vonkajšieho, za úpravu a implementáciu plánov do vonkajšieho plánu, potom vizualizácia pôsobí ako hlavný mechanizmus, ktorý zabezpečuje dialóg medzi vonkajšími a vnútornými plánmi činnosti. Následne v závislosti od vlastností didaktických vizuálnych prostriedkov závisí úroveň aktivácie mentálnej a kognitívnej činnosti žiakov.

V tomto ohľade sa zvyšuje úloha vizuálnych modelov na prezentáciu vzdelávacích informácií, čo umožňuje prekonať ťažkosti spojené s učením založeným na abstraktno-logickom myslení. V závislosti od druhu a obsahu vzdelávacích informácií sa využívajú metódy ich zhutňovania alebo postupného nasadzovania pomocou rôznych vizuálnych prostriedkov. V súčasnosti sa vo vzdelávaní javí perspektívne využitie kognitívnej vizualizácie didaktických predmetov. Táto definícia vlastne pokrýva všetky možné typy vizualizácie pedagogických objektov, fungujúce na princípoch koncentrácie vedomostí, zovšeobecňovania vedomostí, rozširovania orientačných a prezentačných funkcií vizuálnych didaktických prostriedkov, algoritmizácie edukačných a kognitívnych akcií, realizovaných vizuálnymi prostriedkami.

V praxi sa používa viac ako sto metód vizuálneho štrukturovania – od tradičných diagramov a grafov až po „strategické“ mapy (cestovné mapy), ray spiders (pavúky) a kauzálne reťazce (kauzálne reťazce). Táto rôznorodosť je spôsobená výraznými rozdielmi v povahe, vlastnostiach a vlastnostiach vedomostí v rôznych tematických oblastiach. Najväčšiu informačnú kapacitu, univerzálnosť a integratívnosť majú podľa nás štruktúrno-logické schémy. Tento spôsob systematizácie a vizuálneho zobrazovania vzdelávacích informácií je založený na identifikácii významných väzieb medzi prvkami vedomostí a analytickými a syntetickými činnosťami pri prevode verbálnych informácií do neverbálnych (obrazových), pričom sa syntetizuje ucelený systém prvkov vedomostí. Zvládnutie uvedených typov konkretizujúcich významov, rozvinutie logického reťazca myšlienok, opis obrázkov a ich znakov duševnej činnosti, ako aj operácie využívajúce verbálne prostriedky výmeny informácií, tvoria produktívne spôsoby myslenia, ktoré sú pre odborníkov pri súčasnom tempe také potrebné. vedy, techniky a techniky. Podľa výdobytkov neuropsychológie „učenie je efektívne, keď sa potenciál ľudského mozgu rozvíja prostredníctvom prekonávania intelektuálnych ťažkostí pri hľadaní zmyslu prostredníctvom vytvárania vzorov“.

Štrukturálne a logické schémy vytvárajú osobitnú viditeľnosť, usporadúvajú prvky obsahu v nelineárnej forme a zvýrazňujú logické a následné väzby medzi nimi. Takáto viditeľnosť je založená na štruktúre a asociatívnych väzbách charakteristických pre dlhodobú pamäť človeka. Určitým spôsobom fungujú štrukturálne-logické schémy ako medzičlánok medzi vonkajším lineárnym obsahom (text učebnice) a vnútorným nelineárnym obsahom (v mysli). Ako jednu z výhod štruktúrno-logických schém A.V. Petrov zdôrazňuje skutočnosť, že „plní funkciu spájania konceptov do určitých systémov“. Pojmy samy osebe nemôžu povedať nič o obsahu predmetu štúdia, ale tým, že sú prepojené určitým systémom, odhaľujú štruktúru predmetu, jeho úlohy a spôsoby rozvoja. Pochopenie a pochopenie novej situácie vzniká vtedy, keď mozog nájde oporu v predchádzajúcich poznatkoch a nápadoch.

Z toho vyplýva dôležitosť neustáleho dopĺňania predchádzajúcich skúseností s cieľom získať nové poznatky. Proces učenia sa nového materiálu môže byť reprezentovaný ako vnímanie a spracovanie nových informácií ich koreláciou s konceptmi a metódami konania, ktoré pozná študent, pomocou intelektuálnych operácií, ktoré ovláda. Informácie, ktoré vstupujú do mozgu rôznymi kanálmi, sú konceptualizované a štruktúrované a vytvárajú v mysli koncepčné siete. Nové informácie sú vložené do existujúcich kognitívnych schém, transformujú ich a tvoria nové kognitívne schémy a intelektuálne operácie. Zároveň sa vytvárajú spojenia medzi známymi pojmami a metódami konania a novými poznatkami, vzniká štruktúra nových poznatkov.

Podľa psychológov sa nové informácie absorbujú a zapamätajú lepšie, keď sa vedomosti a zručnosti „vtlačia“ do systému vizuálno-priestorovej pamäte, a preto vám prezentácia vzdelávacieho materiálu v štruktúrovanej forme umožňuje rýchlo a lepšie osvojiť si nové systémy konceptov. , metódy pôsobenia. Príkladom je vizuálna schéma: „RGB farebný model“ (pozri obr. 2).

Ryža. 2. Schéma konceptu "RGB farebný model"

Vizualizácia vzdelávacieho materiálu otvára možnosť nielen spojiť všetky teoretické výpočty, ktoré vám umožnia rýchlo reprodukovať materiál, ale aj použiť schémy na posúdenie stupňa asimilácie študovanej témy. V praxi sa tiež široko používa metóda analýzy konkrétnej schémy alebo tabuľky, pri ktorej sa rozvíjajú zručnosti na zber a spracovanie informácií. Metóda umožňuje zapojiť žiakov do aktívnej práce na aplikácii teoretických informácií v praktickej práci. Osobitné miesto má spoločná diskusia, počas ktorej je príležitosť získať rýchlu spätnú väzbu, lepšie porozumieť sebe a iným ľuďom. Ak zhrnieme vyššie uvedené, poznamenávame, že v závislosti od miesta a účelu vizuálnych didaktických materiálov v procese formovania konceptu (štúdium teórie, javu) by sa na výber konkrétnej štruktúry mali klásť rôzne psychologické a pedagogické požiadavky. model a vizuálne zobrazenie obsahu vzdelávania.

Pri vizualizácii vzdelávacieho materiálu je potrebné vziať do úvahy, že vizuálne obrazy skracujú reťazec verbálneho uvažovania a môžu syntetizovať schematický obraz väčšej „kapacity“, čím konsolidujú informácie. V procese tvorby vzdelávacích a metodických materiálov je potrebné kontrolovať stupeň zovšeobecnenia obsahu školenia, duplikovať verbálne informácie s obrazovými informáciami a naopak, aby v prípade potreby boli články logického reťazca úplne zreštaurovali študenti.

Ďalším dôležitým aspektom používania vizuálnych vzdelávacích materiálov je určenie optimálneho pomeru vizuálnych obrazov a verbálnych, symbolických informácií. Konceptuálne a vizuálne myslenie v praxi sú v neustálej interakcii. Vzájomne sa dopĺňajú a odhaľujú rôzne aspekty skúmaného konceptu, procesu alebo javu. Verbálno-logické myslenie nám dáva presnejšiu a zovšeobecnenú reflexiu reality, no táto reflexia je abstraktná. Vizuálne myslenie zase pomáha organizovať obrazy, robí ich úplnými, zovšeobecnenými, úplnými.

Vizualizácia vzdelávacích informácií vám umožňuje riešiť množstvo pedagogických problémov:

zabezpečenie zintenzívnenia odbornej prípravy;

aktivácia vzdelávacej a kognitívnej činnosti;

formovanie a rozvoj kritického a vizuálneho myslenia;

vizuálne vnímanie;

obrazové znázornenie vedomostí a vzdelávacích aktivít;

prenos vedomostí a rozpoznávanie vzorov;

zlepšenie vizuálnej gramotnosti a vizuálnej kultúry.

Elektronické názorné učebné pomôcky založené na moderných počítačových technológiách

V školskom vzdelávaní sa vždy používali a stále používajú rôzne druhy vizualizácií. Ich úloha v procese učenia je výnimočná. Najmä v prípade, keď sa používanie názorných pomôcok neredukuje na jednoduchú ilustráciu, aby bol kurz prístupnejší a ľahšie sa naučil, ale stáva sa organickou súčasťou kognitívnej činnosti študenta, prostriedkom formovania a rozvíjania nielen vizuálnych- figuratívne, ale aj abstraktno-logické myslenie. To si zase vyžaduje výraznú revíziu a zmenu tradičných vizuálnych učebných pomôcok, ktoré by sa mali stať dynamickými, interaktívnymi a multimediálnymi.

V tomto smere je obzvlášť zaujímavá počítačová vizualizácia vzdelávacích informácií, ktorá umožňuje detailne vizualizovať objekty a procesy na obrazovke zo všetkých možných uhlov s možnosťou demonštrovať vnútorné vzťahy komponentov, vrátane tých skrytých v v reálnom svete, a čo je najdôležitejšie, vo vývoji, v časovom a priestorovom pohybe. Počítačová vizualizácia vzdelávacích informácií je zabezpečená špecifickými vizuálnymi učebnými pomôckami vytvorenými na báze moderných multimediálnych technológií, vďaka ktorým je možné do vyučovacieho procesu zaradiť celú škálu vizuálnych pomôcok - text, grafiku, zvuk, animácie, videoobrazy. . Ide napríklad o interaktívne mapy, animované (dynamické) referenčné poznámky, interaktívne plagáty a pod. A v tomto prípade nehovoríme o jednoduchom preklade tradičných vizuálnych pomôcok (tabuľky, grafy, obrázky, ilustrácie) do digitálnej podoby, ale o vývoji a tvorbe úplne nových vizualizácií. Jeho vzhľad je zároveň spôsobený nielen potrebou výrazových vizuálnych informácií a vizuálnej stimulácie, na ktorú si už súčasní študenti zvykli, ale aj didaktickými vlastnosťami tohto nového typu edukačnej vizualizácie.

V pedagogickej literatúre stále neexistuje všeobecne akceptovaná koncepcia na definovanie nového typu vizualizácie vytvorenej na báze moderných informačných technológií. Je to spôsobené tým, že táto viditeľnosť je veľmi zložitým javom, ktorého špeciálne rozlišovacie znaky sú integrované do jedného integrálneho systému, a preto je také ťažké odhaliť jeho podstatu, teda určiť hlavné znaky a rozlíšiť ich zo sekundárnych vlastností. Dokonca aj autori používajú rôzne mená:

"viditeľnosť počítača";

"dynamická viditeľnosť";

„interaktívna viditeľnosť“;

"virtuálna viditeľnosť";

„multimediálna viditeľnosť“;

„viditeľnosť hypertextu“ atď.

Zároveň sa tieto pojmy nepoužívajú v rovnakom význame, čo vytvára ďalšie ťažkosti.

V súvislosti s týmto nesúladom Kuchurin V.V. navrhuje, aby sa diskusia viedla pojmom „elektronická viditeľnosť“, pod ktorým rozumieme softvérový počítačový nástroj na reprezentáciu komplexu vizuálnych hypertextových informácií rôzneho typu prezentovaných študentovi na obrazovke počítača spravidla v interaktívnom (dialógový) režim.

Komponenty elektronickej vizualizácie môžu byť statické (obrázky, diagramy, tabuľky a pod.), ako aj dynamické (video, animácie) obrázky.

Jeho hlavné charakteristiky sú: interaktivita, dynamika (animácia) a multimédiá.

V prvom rade sú elektronické názorné učebné pomôcky interaktívne. Ide o obsahovo pomerne široký pojem, pomocou ktorého moderná veda odhaľuje povahu a stupeň interakcie medzi objektmi. Zároveň sa táto vlastnosť vôbec neobmedzuje na komunikáciu medzi ľuďmi. Vo vyučovaní s využitím informačných a komunikačných technológií je interaktivita „schopnosť používateľa aktívne interagovať s nosičom informácií, vyberať si ho podľa vlastného uváženia a meniť tempo prezentácie materiálu“. V súlade s tým interaktivita vizuálnych učebných pomôcok založených na multimédiách poskytuje študentom a učiteľovi v určitých medziach možnosť aktívne s nimi interagovať a riadiť prezentáciu informácií, konkrétne klásť otázku a dostávať odpoveď it (interaktivita spätnej väzby), určiť začiatok, trvanie a rýchlosť demonštračného procesu.(časová interaktivita), určiť postupnosť použitia informácií (interaktivita objednávky), zmeniť, doplniť alebo znížiť množstvo informácií o obsahu (zmysluplná interaktivita ) a dokonca si vytvorte svoj vlastný kreatívny produkt (kreatívna interaktivita). Takéto možnosti interaktívnych vizuálnych učebných pomôcok umožňujú využívať problémové učebné metódy, ktoré zabezpečujú osvojenie si vedeckých konceptov a vzorcov na základe osobnej skúsenosti s interakciou s nimi. Inými slovami, interaktivita poskytuje príležitosti nielen na pasívne vnímanie informácií, ale aj na aktívne štúdium charakteristík skúmaných objektov alebo procesov. V dôsledku toho interaktivita dáva elektronickej vizualizácii kognitívny (kognitívny) charakter, zavádza herné a výskumné komponenty do vzdelávacej práce a prirodzene podnecuje študentov k hlbokej a komplexnej analýze vlastností skúmaných predmetov a procesov.

Dynamický charakter elektronických vizuálnych učebných pomôcok je zabezpečený pomocou animačnej technológie, ktorá umožňuje manipulovať s farbou, veľkosťou predmetov, vytvárať lokálnu animáciu, vyberať jeden z predmetov alebo časti objektu podčiarknutím, hladením, vypĺňaním a pod. navyše animácia vytvára ilúziu pohybu, zmeny, vývoja. To všetko robí prezentáciu emotívnejšou a pôsobivejšou. Animácia, ktorá vizuálne zobrazuje dynamiku javu, zároveň vytvára podmienky na demonštráciu znakov a zákonitostí skúmaných udalostí, javov a procesov prostredníctvom akcie, na porovnávanie rôznych názorov a formulovanie vlastného pohľadu. Dynamika počítačovej animácie sa teda nepoužíva len a dokonca ani nie tak na zvýšenie emocionálneho vplyvu prostredníctvom zobrazenia pohybu objektu („živý obraz“), ale na zvýšenie kognitívnej aktivity, na vizuálne preukázanie logiky pohybu. myslenie od nevedomosti k poznaniu.

Pre vlastnosti elektronickej viditeľnosti, vytvorenej na základe moderných informačných technológií, je obzvlášť dôležitá vlastnosť ako multimédiá. Je spojená s modernými informačnými technológiami založenými na súčasnom využívaní rôznych prostriedkov prezentácie informácií a predstavuje súbor techník, metód, metód a prostriedkov zberu, zhromažďovania, spracovania, uchovávania, prenosu, výroby audiovizuálnych, textových, grafických informácií v zmysle interaktívnej interakcie používateľa s informačným systémom, ktorý implementuje možnosti multimediálnych operačných prostredí. Multimediálne technológie umožňujú integrovanú prezentáciu akýchkoľvek audiovizuálnych informácií na obrazovke, realizujúc interaktívny dialóg medzi používateľom a systémom. Vďaka tomu sa aktívne využívajú pri vývoji a tvorbe názorných učebných pomôcok, ktorých súčasťou sú statické a animované obrázky, ako aj textové a obrazové informácie so zvukom.

Podľa hlavných charakteristík možno elektronické vizuálne pomôcky rozdeliť na dynamické (animované), interaktívne a multimediálne.

Dynamická (animovaná) vizualizácia je učebný nástroj, ktorým je pohyblivý, meniaci sa obraz. Umožňuje vytvárať vizuálne reprezentácie vývoja udalostí a procesov v čase a priestore, zamerať pozornosť študentov na konkrétny predmet štúdia, zvýšiť hustotu hodiny zrýchlením toku informácií. Ovládanie je obmedzené na funkcie prehrávania, zastavenia a pozastavenia, čo okrem iného naznačuje obmedzenú, v tomto prípade dočasnú, interaktivitu dynamickej (animovanej) viditeľnosti.

Dynamická (animovaná) viditeľnosť zahŕňa také špecifické nástroje vizuálneho učenia, ako sú animované mapy, animované diagramy, tabuľky, grafy, prezentácie.

Interaktívna vizualizácia je vzdelávací nástroj, ktorý predstavuje hypertextovú animovanú ilustráciu kombinovanú so sadou ovládacích nástrojov, ktoré umožňujú používateľovi s ňou interagovať v dialógovom režime.

V súčasnosti učitelia využívajú interaktívne mapy, interaktívne schémy, interaktívne plány objektov, interaktívne rekonštrukcie a pod.

Multimediálna vizualizácia je vzdelávací nástroj, ktorý integruje informačné objekty rôznych typov: zvuk, text, obraz.

Ako príklad multimediálnej vizualizácie možno uviesť multimediálne prednášky, multimediálne panorámy a elektronický zvukový plagát.

Žiaľ, v súčasnosti používanie názorných učebných pomôcok vytvorených na báze moderných informačných technológií spôsobuje mnohým učiteľom citeľné ťažkosti spojené s výberom názorných pomôcok na riešenie konkrétnych pedagogických problémov, techník a metód práce s nimi a foriem organizácie výchovno-vzdelávacej činnosti. činnosti.

IV.Technológie vizualizácie znalostí a prezentácia výsledkov výskumu v oblasti vzdelávania

vizualizácia vzdelávací výukový počítač

Rozvoj výpočtovej techniky vyriešil otázky spracovania takéhoto objemu informácií. Bol však problém vizualizovať výsledky takéhoto spracovania. Používajú sa tu rôzne vizualizačné metódy, prostredníctvom ktorých možno jednoducho reprezentovať veľké a zložité množstvá dát. Systémy vizuálneho rozpoznávania obrazu - 2-rozmerné (symboly, grafické znaky, kódy, čiarové kódy) - FineReader a 3-rozmerné objekty (fotoobrazy, bezpečnostné a video systémy) - zabudované v moderných fotografických zariadeniach, technológiách strojového videnia (počítačové systémy s dátové polia).

Grafy a diagramy zjednodušujú vnímanie a uľahčujú vnímanie textu človekom. Niekedy na pochopenie významu toho, čo je uvedené na niekoľkých stranách projektu, stačí niekoľko diagramov.

Farebné kódovanie sa používa vo výskume na analýzu a predpovedanie rôznych fyzikálnych a matematických procesov. Napríklad pri štúdiu tepelných procesov, prenosu energie, možno jasne demonštrovať rozdelenie a trend teploty vo farebnej schéme, v sociologických procesoch a ilustrovať prírodné javy.

Rýchly rozvoj 3D grafiky – vedeckej vizualizácie sa sformoval do samostatného odvetvia vedy, ktoré zahŕňa základy diferenciálneho počtu, geometrie a programovania. Prechod na 3D technológiu zmenil grafiku z reprezentačného nástroja na výkonnú metódu riešenia vedeckých problémov. Trojrozmerná vizualizácia môže byť široko používaná pre vzdelávacie systémy v rôznych oblastiach vedy. Školenie pomocou trojrozmerných modelov je veľmi vizuálne a umožňuje diverzifikovať formy prezentácie materiálu a zvýšiť záujem poslucháča.

Virtuálna vizualizácia má najväčší význam v interaktívnych vzdelávacích systémoch, akými sú rôzne typy simulátorov.

Profesionáli, ktorí vo svojich profesijných činnostiach využívajú zvukové a obrazové technológie, potrebujú neustály odborný rast. Keďže zvyčajne už majú základné vzdelanie, sledovanie vývoja nových technológií, metód využívania nových softvérových produktov a riešení je možné implementovať prostredníctvom vzdialených formulárov. Týka sa to prípadových technológií, rôznych foriem vzdialeného testovania a certifikácie, webových konferencií a podobne.

Internet plus projektové aktivity využívajúce nástroje IKT sú dnes mocným nástrojom vo vzdelávacej aj sociálnej sfére na podporu nových vyučovacích metodológií, rozvoja podnikania a profesionálneho rozvoja, treba ho však šikovne využívať. V podmienkach modernej informačnej a spoločenskej reality vzniká potreba nového metodického prístupu k výučbe takýchto disciplín súvisiacich s využívaním počítačovej grafiky, audiovizuálnych prostriedkov.

Trendy rozvoja moderných informačných technológií vedú k neustálemu zvyšovaniu komplexnosti informačných systémov (IS), a tým aj obsahu študijných odborov pre rôzne zamerania. Moderné disciplíny v oblasti IKT sa vyznačujú týmito vlastnosťami: zložitosť popisu (veľké množstvo funkcií, procesov, dátových prvkov a zložitých vzťahov medzi nimi), čo si vyžaduje štúdium zákonitostí a metód modelovania a analýzy údaje a procesy, ako aj nové intelektuálne nástroje.

Metodika moderného vyučovania s využitím počítačovej grafiky a audiovizuálnych prostriedkov by sa mala riadiť budúcimi a modernými technológiami, vrátane vývojových trendov v spôsoboch využívania informačných a počítačových nástrojov a technológií. V modernej technike by samozrejme mali byť prezentované potrebné technické podmienky, softvér a požiadavky na používateľa, ktoré vytvárajú podmienky na odkazovanie na digitálnu grafiku a počítačový dizajn. Ešte dôležitejšie však je, že skladba vzdelávacích a metodických komplexov by mala na začiatku zahŕňať možnosť ich modernizácie a integrácie s dynamickou zmenou informačného zdroja.

Záver

V tejto práci na kurze sa uvažovali o technológiách vizualizácie vzdelávacích informácií, ktoré umožňujú variantné a racionálne využitie rôznych schematických modelov reprezentácie znalostí; odstrániť nevyváženosť textového a ilustračného vizuálneho rozsahu, „zanesenosť“ textom; zvýšiť expresivitu vizuálneho jazyka a symbolov, ktoré sú obzvlášť dôležité v dobe informačných technológií; optimalizovať čas strávený vnímaním a asimiláciou informácií a tým zvýšiť efektivitu vzdelávacej a kognitívnej činnosti.

Bibliografia

Ruská pedagogická encyklopédia: V 2 zväzkoch / Ch. vyd. V.V. Davydov.- M.: Veľká ruská encyklopédia, 1993.- T.2.- 608 s.

Chošanov M.A. Flexibilná technológia problémového modulárneho učenia: Metóda. príspevok - M .: Vzdelávanie ľudu, 1996. - 160 s.

Erdniev P.M. Dôslednosť vedomostí a posilnenie didaktickej jednotky // Sov. Pedagogika.-1975.-№4.-S. 72-80.

Kalmykova Z.I. Má V.F. Šatalová?//Otázky psychológie. - 1987.-№2.S. 71-80.

Selevko G.K. Moderné vzdelávacie technológie: Proc. príspevok - M .: Vzdelávanie ľudí, 1998. - 256 s.

Manko, N.N. Kognitívna vizualizácia didaktických objektov pri aktivácii vzdelávacích aktivít // Bulletin Altajskej štátnej univerzity. Séria: Pedagogika a psychológia. - č. 2. - 2009. - S. 22-28.

Verbitsky, A. A. Aktívne učenie vo vysokoškolskom vzdelávaní: kontextový prístup / A. A. Verbitsky. - M.: Vyššie. škola, 1991. - 207 s.

Blake, S., Pape, S., Choshanov, M.A. Využitie neuropsychologických úspechov v pedagogike USA // Pedagogika. - Číslo 5. - 2004. - S. 85-90.

Petrov, A.V. Rozvojový tréning. Základné otázky teórie a praxe stredoškolského vzdelávania vo fyzike: monografia / A.V. Petrov. - Čeľabinsk: Vydavateľstvo ChGPU "Fakel", 1997.

Lozinskaya A. M. Rámcová metóda štruktúrovania obsahu modulárneho programu výučby fyziky / A. M. Lozinskaya // Zborník Uralskej štátnej univerzity. - 2009. - č. 3 (67). - S. 176-184.

Ktorý sa zaoberá návrhom používateľských rozhraní. Vo všeobecnosti Yuriy hovorí o v poslednej dobe získavanej popularite dizajnérskych techník - vizualizácie a infografiky, o ich oblastiach použitia a klasifikácie, procese tvorby, nástrojoch a príkladoch z praxe.

Téma informačnej vizualizácie a infografiky sa pravidelne objavuje počas práce a celkovo je zaujímavá ako dizajn a dizajnérska prax. Hoci pracujeme vo firme cez webové systémy, tam, kde sa väčšina úloh rieši štandardnými návrhárskymi nástrojmi, ako sú formuláre alebo informačné bloky, niekedy je potrebné poskytnúť veľké množstvo informácií stručným a kompaktným spôsobom. Často sú to skôr špecifické úlohy, ktoré si vyžadujú veľa času na premyslenie rozhrania. Je pravda, že tieto úlohy sú jednou z najzaujímavejších.

Prax grafického zobrazovania informácií má mnoho synoným, ale dve najpoužívanejšie v poslednej dobe sú vizualizácia údajov a infografika. Tieto prístupy existujú už pomerne dlho, na túto tému sa napísalo množstvo literatúry (medzi najznámejšími autormi a dizajnérmi: Edward Tufte, Stephen Few, Ben Fry), ale v prvom rade je zaujímavé, kde a ako používa sa infografika.

Aplikácia

V súčasnosti existuje veľa zaujímavých príkladov vizualizácie, ale mnohé z nich sú skôr umeleckými predmetmi ako prakticky užitočnými nosičmi informácií. A pre tých a pre ostatných možno rozlíšiť tieto oblasti použitia:

Štatistiky a prehľady

Sebestačný žáner, keď sa údaje za určité obdobie zobrazujú spoločne. Napríklad statický obrázok v prílohe správy alebo prispôsobiteľný graf v štatistickej službe s možnosťou zmeniť nastavenia zobrazenia.

referenčné informácie

Dodatok k hlavnému textu, ktorý ho názorne ilustruje spomenutými údajmi. Napríklad poskytnúť všeobecnú predstavu o dynamike jedného z ukazovateľov alebo zobraziť nejaký proces a jeho fázy; možno - ukázať štruktúru určitého javu.

Interaktívne služby

Produkty a projekty, ktorých súčasťou je infografika. Procesný diagram teda môže slúžiť ako prostriedok navigácie cez služby s komplexným pracovným tokom. Takmer všetko, čo súvisí s prácou s mapami, sa len zriedka zaobíde bez zmesi infografiky a interaktivity, nehovoriac o špecializovaných systémoch, ako sú riadiace miestnosti a väčšina počítačových hier.

Ilustrácie

Nie celkom čistý žáner – skôr využitie praktík a prístupov k krásnemu zobrazeniu dát na vytvorenie nezávislých ilustrácií. Majú určitý význam, ale to nie je ich hlavná úloha - hlavnou hodnotou je kvalita výkonu.

Experimenty a umenie

Vizualizácia dát bez väčšieho praktického významu, skôr ako experimenty alebo inštalácie. Najčastejšie ide o zložité a ťažkopádne obrázky, ktoré sa ťažko „čítajú“ plynule – množstvo údajov a vzťahy medzi nimi sú také, že sa s obrázkom musíte zaoberať po častiach; alebo len automaticky generované abstraktné obrázky. V poslednej dobe sa tento smer stáva čoraz populárnejším a pravidelne presahuje rámec počítačovej grafiky - napríklad vo forme grafické sochy.

(pozor! viac ako 9 megabajtov)

Klasifikácia

Sada vizualizačných nástrojov je pomerne rozsiahla – od najjednoduchších čiarových grafov až po zložité zobrazenia viacerých vzťahov. Môžu byť rozdelené do niekoľkých typov:

Grafy

Ukazuje, ako údaje navzájom súvisia. Sú postavené pozdĺž osí X a Y, hoci môžu byť trojrozmerné.

čiarový graf (čiarový graf, plošný graf)

Najčastejší prípad. Spája množinu bodov zodpovedajúcich hodnotám pozdĺž osí čiarou. Napríklad denná návštevnosť stránok za mesiac. Dokáže zobraziť niekoľko súborov údajov naraz – napríklad zobraziť štatistiky pre 3 najobľúbenejšie stránky.

Bodový diagram (bodový diagram)

Zobrazuje rozloženie obmedzenej množiny bodov zodpovedajúcich hodnotám pozdĺž osí. Medzi bodmi je často nakreslená vyrovnávacia krivka - jasne ukazuje vzory medzi hodnotami. Napríklad vzťah medzi pracovnými skúsenosťami a produktivitou práce medzi 50 zamestnancami spoločnosti (získané body nemôžete len spojiť vo forme čiarového grafu - a význam je skreslený a čiara bude trhaná).

Porovnávacie tabuľky

Zobrazuje pomery množiny údajov. V mnohých prípadoch sú postavené okolo osí, aj keď nie nevyhnutne.

stĺpcový graf (stĺpcový graf)

Zobrazuje jednu alebo viac množín údajov a porovnáva ich navzájom. V prípade viacerých zostáv sú dve možnosti zobrazenia: buď vo forme niekoľkých stĺpcov stojacich vedľa seba, alebo vo forme jedného, ​​no vnútri rozdeleného podľa podielov hodnôt. Napríklad ročný zisk troch spoločností za posledných 5 rokov alebo ich trhové podiely za rovnaký čas.

Koláčový graf (koláčový graf)

Zobrazuje percento obsadenej každou hodnotou v rámci množiny údajov ako prerušovaný kruh. Napríklad trhový podiel mobilných operátorov. Dokáže zobraziť niekoľko množín údajov naraz – v tomto prípade sú grafy nad sebou a každý z nich je menší ako predchádzajúci. Napríklad trhové podiely mobilných operátorov za posledné 3 roky.

plošný graf (bublinový graf)

Zmes grafu a tabuľky - množina bodov zodpovedajúcich hodnotám je umiestnená pozdĺž dvoch osí. V tomto prípade samotné body nie sú spojené a majú inú hodnotu, ktorá je určená tretím parametrom. Napríklad porovnanie počtu zakúpených položiek, celkových nákladov na nákup a veľkosti celkového rozpočtu kupujúceho.

donut chart (kruhový graf)

Zobrazuje percento maximálneho množstva, ktoré jedna z hodnôt v súbore údajov zaberá ako čiastočne vyplnený krúžok. Napríklad počet získaných medailí na šampionáte je pomerný k maximu. Často sa používa niekoľko takýchto grafov naraz, pričom sa porovnávajú rôzne hodnoty.

Bodový diagram (graf rozpätia)

Zobrazuje minimálnu a maximálnu hodnotu hodnôt v rámci množiny údajov v skrátenom stĺpcovom grafe. Začiatok kolóny leží nie vodorovne osi, ale v bode minimálnej hodnoty vertikálne. Napríklad rozloženie nákladov na meter štvorcový bývania v rôznych častiach mesta.

Radarová mapa (radarový graf)

Porovnáva veľkosti viacerých hodnôt, z ktorých každá zodpovedá bodu na osi. Počet osí zodpovedá počtu hodnôt a body sú spojené čiarami. Napríklad porovnanie ziskovosti každej z 8 činností spoločnosti.

Tag Cloud (tag cloud)

Porovnáva kľúčové slová alebo frázy (hodnoty) obsiahnuté v textovom fragmente (množine údajov), pričom každému z nich dáva vlastnú veľkosť písma. Veľkosť písma závisí od hodnoty parametra. Napríklad 25 najčastejšie spomínaných slov v novinách za december 2008.

tepelný diagram (tepelná mapa)

Porovnáva hodnoty v rámci množiny údajov ich vyfarbením jednou z farieb vo vopred zvolenom spektre. Základom je obrázok alebo iná tabuľka, na ktorej sú umiestnené hodnoty. Farba závisí od hodnoty parametra a najčastejšie sa prekrýva vo forme škvŕn. Napríklad prvky hlavnej stránky webu, na ktoré používatelia klikajú najčastejšie.

Stromy a štruktúrne diagramy

Ukážte štruktúru množiny údajov a vzťahy medzi jej prvkami.

Drevo (strom)

Zobrazuje hierarchiu množiny údajov, v ktorej sú členovia navzájom rodičmi alebo potomkami. Zoradené vo forme uzlov spojených čiarami, spravidla zhora nadol. Uzol sa zvyčajne zobrazuje ako kruh alebo obdĺžnik. Napríklad mapa stránok.

mentálna mapa (myšlienkové mapy)

Zobrazuje zloženie a štruktúru javu alebo konceptu vo forme stromu, v ktorom má každý uzol jeden alebo viac podradených prvkov. Ide o špeciálny prípad stromu s tým rozdielom, že konáre vyžarujú z uzla umiestneného v strede obrazu. Napríklad náčrt knihy o projektovom manažmente, ktorá odráža jej obsah a základné pojmy.

Formalizované štrukturálne diagramy

Zobrazujú zloženie a štruktúru systému alebo jeho častí vo forme kariet, ktoré sú popísané s rôznou mierou detailov a sú navzájom prepojené ako rodič a dieťa.
Zobrazuje sa štandardizovaným spôsobom, ako napríklad UML (Unified Modeling Language) alebo IDEFIX (Definícia integrácie pre informačné modelovanie). Napríklad všetky entity potrebné na prevádzku jedného z modulov softvérového systému.

Venn-Eulerov diagram (Venn/Eulerov diagram)

Zobrazuje vzťahy medzi hodnotami množiny údajov ako prekrývajúce sa kruhy (zvyčajne tri). Oblasť, kde sa všetky kruhy pretínajú, ukazuje, čo majú spoločné. Napríklad priesečník dodržiavania termínov, rozpočtu a cieľov je úspechom projektu.

platan (stromová mapa)

Zobrazuje hierarchiu množiny údajov, v ktorej sú členovia navzájom rodičmi alebo potomkami. Zobrazuje sa ako množina vnorených obdĺžnikov, z ktorých každý je vetvou stromu a tie v ňom sú deti a vetvy. Obdĺžniky sa líšia veľkosťou v závislosti od nastavenia a majú farbu, ktorá je nastavená iným nastavením. Napríklad podrobná štruktúra rozpočtu firmy, v ktorej je farebne znázornené percento zmeny v jednotlivých položkách v porovnaní s predchádzajúcim rokom.

Tento článok napísal zástupca spoločnosti DevExpress a zverejnil ho v blogu na HabrHabr.

Medicínski vedci zistili, že ak je v návode na liek len text, človek z neho absorbuje len 70 % informácií. Ak k návodu pridáte obrázky, človek sa už na 95% naučí.

Je zrejmé, že človek je predisponovaný na spracovanie vizuálnych informácií. Okrem toho, že vizualizácia údajov je skvelým nástrojom na spracovanie pre náš mozog, má niekoľko výhod:

• Zameranie na rôzne aspekty údajov

Pomocou grafov ľahko upriamite pozornosť čitateľa na červené ukazovatele.

• Analýza veľkého súboru údajov so zložitou štruktúrou
• Zníženie informačného preťaženia človeka a udržanie jeho pozornosti
• Jednoznačnosť a prehľadnosť výstupných údajov
• Zvýraznenie vzťahov a vzťahov obsiahnutých v informáciách

Dôležité údaje je možné ľahko vidieť na grafe.

Estetická príťažlivosť

Esteticky príjemná grafika robí prezentáciu údajov veľkolepou a nezabudnuteľnou.

Edward Tufte, autor niektorých z najlepších kníh o vizualizácii, ju opisuje ako nástroj na zobrazovanie údajov; nabádanie diváka, aby premýšľal o podstate, nie o metodológii; vyhnúť sa skresleniu toho, čo údaje hovoria; zobrazenie mnohých čísel na malom priestore; zobrazenie veľkého súboru údajov v koherentnom a koherentnom celku; vyzvanie diváka na porovnanie častí údajov; slúžiace dostatočne jasným cieľom: opis, výskum, objednávanie alebo dekorácia ().

Ako správne používať vizualizáciu dát?

Úspešnosť vizualizácie priamo závisí od správnosti jej aplikácie, a to od výberu typu grafu, jeho správneho použitia a návrhu.

60% úspechu vizualizácie závisí od výberu typu grafu, 30% od jeho správneho použitia a 10% od jeho správneho návrhu.

Správny typ grafu

Graf vám umožňuje vyjadriť myšlienku, že údaje nesú najkompletnejší a najpresnejší spôsob, takže je veľmi dôležité zvoliť správny typ grafu. Výber je možné vykonať podľa algoritmu:

Ciele vizualizácie- toto je implementácia hlavnej myšlienky informácií, to je to, na čo potrebujete zobraziť vybrané údaje, aký efekt musíte dosiahnuť - identifikácia vzťahov v informáciách, zobrazenie distribúcie údajov, skladanie alebo porovnávanie údajov.

Prvý riadok zobrazuje grafy, ktorých účelom je zobraziť vzťahy medzi údajmi a distribúciu údajov, a druhý riadok zobrazuje účel zobrazenia zloženia a porovnania údajov.

Vzťahy v dátach je to, ako sú na sebe závislé, spojenie medzi nimi. Pomocou vzťahov môžete identifikovať prítomnosť alebo neprítomnosť závislostí medzi premennými. Ak hlavná myšlienka informácií obsahuje frázy „súvisí s“, „znižuje sa / stúpa s“, potom by sme sa mali snažiť presne zobraziť vzťahy v údajoch.
Distribúcia údajov je spôsob, akým sú k niečomu usporiadané, koľko objektov spadá do určitých po sebe nasledujúcich oblastí číselných hodnôt. Hlavná myšlienka v tomto prípade bude obsahovať frázy "v rozsahu od x do y", "koncentrácia", "frekvencia", "distribúcia".

Zloženie údajov- kombinovanie údajov s cieľom analyzovať celkový obraz ako celok, porovnávanie komponentov, ktoré tvoria určité percento určitého celku. Kľúčové frázy pre kompozíciu sú „vo výške x %“, „podiel“, „percento z celku“.

Porovnanie údajov - kombinovanie údajov s cieľom porovnať niektoré ukazovatele, identifikovať, ako objekty navzájom súvisia. Je to aj porovnanie komponentov, ktoré sa v čase menia. Kľúčové frázy pre predstavu pri porovnávaní sú „viac/menej ako“, „rovná sa“, „zmeny“, „zvýšenie/zníženie“.

Po definovaní účelu vizualizácie je potrebné definovať typ údajov. Vo svojom type a štruktúre môžu byť veľmi heterogénne, ale v najjednoduchšom prípade rozlišujú medzi spojitými číselnými a časovými údajmi, diskrétnymi údajmi, geografickými a logickými údajmi. Spojité číselné údaje obsahujú informácie o závislosti jednej číselnej hodnoty od druhej, napríklad grafy funkcií, ako je y=2x. Nepretržitý čas obsahuje údaje o udalostiach vyskytujúcich sa v akomkoľvek časovom období, napríklad graf teploty meranej každý deň. Diskrétne údaje môžu obsahovať závislosti kategorických hodnôt, napríklad graf počtu predajov tovaru v rôznych obchodoch. Geografické údaje obsahujú rôzne informácie týkajúce sa polohy, geológie a iných geografických ukazovateľov, hlavným príkladom je bežná geografická mapa. Logické údaje zobrazujú logické usporiadanie komponentov voči sebe, ako je napríklad rodokmeň.

Grafy spojitých číselných a časových údajov, diskrétnych údajov, geografických a logických údajov.

V závislosti od cieľa a údajov si pre ne môžete vybrať najvhodnejší graf. Najlepšie je vyhnúť sa rozmanitosti kvôli rozmanitosti a vybrať si na „jednoduchšom, lepšom“ základe. Iba pre konkrétne údaje používajte špecifické typy grafov, v iných prípadoch budú najbežnejšie grafy fungovať dobre:

• lineárny (čiarový)
• s plochami
• stĺpce a histogramy (stĺpec)
• koláčový graf (koláč, šiška)
• polárny pozemok (radar)
• bodový graf (bodový, bublinový)
• mapy (mapa)
• stromy (strom, mentálna mapa, stromová mapa)
• časové grafy (časová línia, Ganttov, vodopád).

Čiarové grafy, plošné grafy a histogramy môžu obsahovať niekoľko hodnôt v jednom argumente pre jednu kategóriu, ktoré môžu byť absolútne (potom sa k takýmto typom grafov pridá skladaná predpona) alebo relatívne (plne zoskupené).

Graf s nahromadenými hodnotami a s úplným zoskupením

Pri výbere vhodného grafu sa môžete riadiť nasledujúcou tabuľkou, zostavenou na základe tohto grafu a:

Správne použitie grafu

Je dôležité nielen vybrať správny typ grafu, ale aj správne ho použiť:

• Nie je potrebné načítať graf s množstvom informácií. Optimálny počet rôznych typov údajov, kategórií nie je väčší ako 4-5, inak by bolo účelnejšie rozdeliť takýto diagram na niekoľko častí.

Takýto graf sa dá prirovnať k špagetám a je lepšie ho rozdeliť do niekoľkých grafov.

Správne je zvoliť mierku a jej mierku pre graf. Pre histogramy a plošné grafy je vhodnejšie začať hodnotovú škálu od nuly. Snažte sa nepoužívať prevrátené váhy – to veľmi často zavádza diváka o údajoch.

Nesprávna mierka negatívne ovplyvňuje vnímanie údajov. V prvom prípade je mierka zvolená nesprávne, v druhom prípade je mierka prevrátená.

• V prípade koláčových grafov a grafov, ktoré zobrazujú percento z celkového podielu, musí byť súčet hodnôt vždy 100 %.
• Pre lepšie vnímanie údajov je lepšie usporiadať informácie na osi – buď podľa hodnôt, alebo podľa abecedy, alebo podľa logického významu.

Správny grafický dizajn

Nič nepoteší oči viac ako dobre sformované tabuľky a nič nekazí tabuľky viac ako prítomnosť grafických „smetí“. Základné princípy dizajnu:

• použite palety podobných, nie jasných farieb, a skúste sa obmedziť na sadu šiestich kusov
• pomocné a vedľajšie línie by mali byť jednoduché a nie nápadné

Pomocné čiary na grafe by nemali znižovať hlavnú myšlienku údajov.

• ak je to možné, používajte iba označenia vodorovnej osi;
• pre plošné mapy je vhodnejšie použiť farbu s priehľadnosťou;
• použite inú farbu pre každú kategóriu v tabuľke.

závery

Vizualizácia- výkonný nástroj na sprostredkovanie myšlienok a nápadov koncovému používateľovi, asistent pre vnímanie a analýzu údajov. Ale ako všetky nástroje, musí byť aplikovaný v správnom čase a na správnom mieste. V opačnom prípade môžu byť informácie vnímané pomaly alebo dokonca nesprávne.

Grafy zobrazujú rovnaké údaje, hlavné chyby vizualizácie sú zobrazené vľavo a vpravo sú opravené.

Vďaka šikovnej aplikácii vám vizualizácia údajov umožňuje urobiť materiál pôsobivým, nie nudným a nezabudnuteľným.