Спутниковые телекоммуникационные технологии и дистанционное обучение в Современном гуманитарном университете

Бурное развитие компьютерной техники, космической связи, спутникового телевидения, широкополосных наземных каналов связи и Интернета привело к созданию новых технологий образовательных процессов, т. е. технологий дистанционного обучения.
 
В них вышеперечисленные средства информатизации и связи используются для доставки знаний от учебного заведения к учащимся, и наоборот. В результате образовательный процесс может быть организован практически в любой географической точке Земли. При этом возможно индивидуальное обучение, что повышает качество подготовки специалистов.
Для Российской Федерации с населением, распределенным на громадной территории с разной плотностью, наличием множества малых поселений, малокомплектных школ и т. д. дистанционное обучение является практически единственным способом реализации конституционных прав граждан на получение качественного образования независимо от места проживания. С его помощью облегчается решение таких насущных вопросов, как непрерывное образование, образование инвалидов, повышение квалификации специалистов и др.
Стоит также отметить, что на сегодняшний день в нашей стране ощущается недостаток преподавательских кадров, обусловленный “утечкой мозгов” за рубеж или в коммерческие структуры. Дистанционное же обучение не требует большого числа педагогов и дает возможность задействовать в учебном процессе самый лучший профессорско-преподавательский состав при невысоких ценах за обучение. Кроме того, возникает возможность использовать большой потенциал российской образовательной системы для экспорта образовательных услуг. А это дает не только экономический, но и политический эффект. И наконец, число студентов, принимаемых в вуз, ограниченно, система же дистанционного обучения позволяет в значительной степени снять и эту проблему.
  Для апробации и анализа различных аспектов дистанционного обучения, а также для подготовки нормативных документов Министерством образования РФ в 1997 г. был поставлен эксперимент в этой области. Одним из шести вузов, принявших участие в эксперименте, стало Негосударственное образовательное учреждение “Современный гуманитарный университет” (НОУ СГУ). В дальнейшем в ряде приказов Министерства образования РФ отмечалось, что в ходе эксперимента были созданы оригинальные методы дистанционного обучения, опирающиеся на новейшие информационные технологии и средства телекоммуникаций, предложены технологии образовательного процесса, которые открывают новые возможности для развития дистанционного образования. Одной из этих технологий является спутниковое образовательное телевидение (СОТ). На сегодняшний день в России только НОУ СГУ обладает названной технологией. НОУ СГУ начал образовательную деятельность в 1993 г. На конец 2000 г. число его студентов составило около 130 тыс. человек, из них 16 тыс. живут в зарубежных странах. Отделения университета расположены по всей территории России, а также в странах ближнего и дальнего зарубежья. Они создаются в любом населенном пункте, где число обучающихся превышает 15—25 человек. 
Построение сети
Основное, с чем пришлось столкнуться организаторам учебного процесса, — как реализовать сеть дистанционного обучения. Заманчиво было сделать это сразу на основе сети Интернет. Однако она предъявляет к участникам образовательного процесса специальные требования: необходимо уметь входить в Сеть, составлять и отправлять текстовые сообщения, пользоваться базами данных и электронными конференциями. Таким образом, реализация Интернет-проекта требовала определенного уровня подготовки преподавателей и обучающихся. Заинтересованные же в услугах дистанционного обучения абитуриенты зачастую практически незнакомы с компьютерными технологиями.
Кроме того, абонентская плата за пользование Интернетом достаточно велика. Для большинства провайдеров в России она составляет около 20 долл. в месяц, плюс 1—3 долл. за каждый час работы в Сети. Очевидно, что эти услуги могут обойтись дороже стоимости самого обучения. К этому необходимо добавить довольно низкие качественные характеристики наших систем дальней связи. В глубинке нередко они отсутствуют вообще.
  Поэтому руководство НОУ СГУ решило построить собственную сетевую инфраструктуру. Причем основной упор на первом этапе был сделан на СОТ. С его помощью можно провести предварительную подготовку сотрудников на местах, а в дальнейшем (с развитием системы обратных спутниковых каналов передачи данных) перейти к широкому использованию Интернета. Для реализации этого проекта на базе Научно-исследовательского института телевизионного обучения (НИИ ТО), входящего в состав НОУ СГУ, был создан собственный телевизионный центр. 22 ноября 1998 г. НОУ СГУ приступил к развертыванию сети спутникового образовательного телевидения. Первые передачи из его студии начались 27 декабря того же года. А 15 апреля 1999 г. был подписан договор между НОУ СГУ и Кембриджским университетом об организации трансляции лекций по международному праву с целью использования их в учебном процессе. Для проведения этих лекций в интерактивном режиме применяется видеоконференцсвязь по каналу ISDN с пропускной способностью 384 Кбит/с. В НОУ СГУ она широко используется не только для трансляции из международных центров, но и для передачи информации из центров удаленного вещания (ЦУВ) (организованных в филиалах НОУ СГУ в городах Санкт-Петербург и Самара) и организации связи с некоторыми крупными отделениями. Благодаря договору с Кембриджским университетом студенты НОУ СГУ могут стать студентами этого известного учебного заведения и получить соответствующий диплом. 
Но все же основная деятельность НОУ СГУ связана с СОТ, которое можно реализовать двумя способами — арендой телепорта сторонней организации и созданием собственной передающей системы. Каждый из способов имеет свои плюсы и минусы.
При аренде телепорта не нужно покупать дорогостоящее телекоммуникационное оборудование, отсутствуют проблемы с его обслуживанием и получением разрешительных документов. Не требуется много времени для организации вещания. Поэтому наш университет заключил договор с межгосударственной телерадиокомпанией (МТРК) “Мир”. По волоконно-оптической линии связи (ВОЛС) она принимала сигнал из студии НОУ СГУ и передавала его на спутник Intelsat-604 (60° в. д). Работа велась в Ku-диапазоне. Цифровая компрессия осуществлялась по стандарту MPEG-2. Ширина арендованной полосы частот составляла 2 МГц (что обеспечивает скорость передачи данных, равную 2 Мбит/с). Эти параметры выбирались из соображений сведения к минимуму затрат на аренду спутникового ресурса и обеспечения достаточно высокого качества изображения (иначе обучаемые будут уставать, а их внимание, как следствие усталости, — рассеиваться).
Скорость передачи видеосигнала определяется динамической нагрузкой (сменой кадров). Поскольку “картинка” учебного канала, как правило, статическая (лектор, диаграммы, рисунки и т. п.), для обеспечения качества изображения, сопоставимого с таковым у видеомагнитофона стандарта VHS, достаточно скорости передачи цифрового видеопотока всего 2 Мбит/с.
Важное значение имеет выбор частотного диапазона: чем выше частота сигнала, тем короче длина волны излучения и тем меньше диаметр антенны, обеспечивающей необходимый уровень качества принимаемого изображения.
А антенны в зависимости от диаметра по стоимости могут различаться между собой на несколько порядков. Если учесть, что НОУ СГУ имеет около 350 отделений, этот вопрос имеет большое экономическое значение. Поэтому-то и был выбран Ku-диапазон.
Созданная система полностью устраивала НОУ СГУ, за исключением того, что крайней восточной точкой приема ТВ-сигнала был Екатеринбург, а филиалы университета расположены по всей территории страны. Поэтому через некоторое время было решено перейти на другой спутник, сигнал с которого покрывал бы всю территорию России и стран СНГ, где тоже имеются филиалы.
Для организации такого вещания НОУ СГУ арендовал у Международной организации космической связи (МОКС) “Интерспутник” частотную полосу шириной 8 МГц (что соответствует скорости потока, равной 8 Мбит/с) на четвертом транспондере спутника “LMI-1” (75° в. д.). Одновременно было принято решение о создании собственного телепорта, что уменьшило бы степень зависимости от конъюнктуры рынка услуг связи, позволило бы создать гибкую сетку вещания (это очень важно) и обеспечило бы определенную экономию затрат (правда, после крупных первоначальных вложений) за счет отказа от аренды телепорта и ВОЛС.
Выбор спутника LMI-1 связан с тем, что зона покрытия его северного луча в Ku-диапазоне позволяет принимать пакет программ образовательного телевидения во всех филиалах университета посредством антенн небольшого диаметра. Это обусловлено более высокой выходной мощностью транспондера, чем у спутника Intelsat-604. Например, для работы со спутником Intelsat-604 филиал НОУ СГУ в Екатеринбурге пришлось оснастить антенной диаметром 3,2 м, с переходом же на новый спутник максимальный диаметр антенн коллективного приема (устанавливаемых в филиалах) не превышает 1,8 м. Во многих районах неплохое качество изображения обеспечивается и при использовании антенн диаметром 1,2 м. При этом восточная граница зоны уверенного приема продвинулась до Сахалина включительно. С запада нас принимают в Израиле. Южная часть луча охватывает северные части стран, граничащих с бывшим СССР.
В настоящее время телепорт НОУ СГУ передает либо три канала (два телевизионных и один передачи данных), либо четыре (все они телевизионные).
Одним из важнейших компонентов телевизионного центра НОУ СГУ является аппаратно-студийный блок. Он состоит из трех студий и центральной аппаратной. Все студии однотипны и предназначены как для проведения прямого эфира, так и для записи лекций. В них также можно проводить интерактивные семинары. Студии могут работать автономно и совместно. Из них организуются видеоконференции с другими городами и странами. В то же время при необходимости трансляцию того или иного события можно вести из любого помещения университета.
Рабочее место лектора оборудовано индивидуальными устройствами связи для работы в прямом эфире, компьютером со слайдами и методическими материалами. Управление перечисленными техническими средствами ведется непосредственно из студии (самим лектором) или по необходимости из аппаратной. Выбор иллюстративного материала осуществляется лектором с помощью персонального видеомикшера.
  Работа студий координируется из центральной аппаратной, оборудование которой позволяет видеоинженеру, находясь за центральным пультом, одновременно контролировать работу всех студий. В центральной аппаратной размещены пульты управления и видеоконтрольные устройства, на которые поступают телевизионные изображения от различных источников (камер, видеомагнитофонов, компьютеров). Здесь же установлено оборудование для видеоконференцсвязи. 
В телевизионной студии собраны записи видеоматериалов, составляющих неотъемлемую часть дистанционного образования. В НОУ СГУ развернуто производство видео-, аудио- и телевизионных учебных программ.
В настоящее время имеется 455 учебных видеофильмов, 58 научно-популярных и документальных фильмов, 155 аудиолекций, 325 слайд-лекций (наборы неподвижных изображений с закадровым голосом лектора), 1500 телелекций. Кроме того, еженедельно выпускается программа “Новости СГУ”.
С телевизионной студией взаимодействуют ЦУВ, о которых речь шла выше. Из них тоже читаются лекции, ретранслируемые центральным отделением на все филиалы.
  Международные отделения НОУ СГУ расположены в странах Западной Европы и Америки. Задача этих отделений — трансляция лекций (через центральное отделение) на остальные центры вещания и поддержание обратной связи с аудиторией. Контакт с ними осуществляется посредством видеоконференцсвязи. 
Есть в НОУ СГУ и гуманитарная телевизионная студия. Она занимается выпуском вышеупомянутых “Новостей СГУ”, а также создает общеобразовательные программы. Краеведческая программа “У каменных великанов Сибири” стала номинантом III Евразийского телефорума, документальный фильм “В гостях у Федора Конюхова” получил приз зрительских симпатий на III Международном телефестивале “Человек и море 2001-ЭКО”, а видеофильм “Страна озер с крутыми берегами” стал номинантом IV Евразийского телефорума, проходившего в начале октября 2001 г.
Сигнал из аппаратно-студийного комплекса поступает в “СГУ-Телепорт” и (после необходимых преобразований) с помощью находящейся на крыше здания университета параболической антенны диаметром 4,6 м передается на спутник LMI-1. Телепорт был создан в сентябре 2000 года. Он оснащен оборудованием фирм CPI, LNR, Scopus Network Technologies и Andrew. Вещание ведется в цифровом формате по стандарту MPEG-2/DVB-S.
Для организации канала высокоскоростных передачи данных и доступа в Интернет через спутник в телепорту установлен IP/DVB-шлюз. От него поток данных поступает на мультиплексор и далее в составе общего транспортного потока передается на спутник.
В телепорту ведется постоянный контроль передаваемого сигнала. При этом используется спектроанализатор, позволяющий осуществлять мониторинг работы арендованного НОУ СГУ спутникового транспондера. Это дает возможность оперативно оценивать ситуацию в случае пропадания сигнала или когда наблюдается его очень большой уровень и принимать необходимые меры. Кроме этого, на здании университета установлены дополнительные антенны диаметром от 0,6 до 1,8 м, сигнал с которых поступает на приемники, аналогичные используемым в отделениях НОУ СГУ. Это позволяет оценивать качество приема сигнала по всей зоне покрытия. Все оборудование передающей станции зарезервировано.
Режим работы телецентра НОУ СГУ — ежедневный круглосуточный. Расписание передаваемых программ можно найти на сайте в сети Интернет по адресу http://www.sgutv.ru/. Для обеспечения бесперебойной работы СОТ создан специальный отдел установки и обслуживания приемных систем.
Практически во всех отделениях НОУ СГУ (за исключением только что созданных) установлена аппаратура для приема спутникового телевизионного сигнала, состоящая из приемника и антенны (осесимметричной или офсетной) с закрепленным на ней конвертором. В настоящее время в региональных филиалах в зависимости от их географического расположения используются антенны диаметром от 1,2 до 3,2 м (антенны диаметром 3,2 м были закуплены, когда вещание еще велось через спутник Intelsat-604).
Для приема данных из центрального отделения и сети Интернет филиалы НОУ СГУ оснащаются серверами с приемными платами PC DVB Card и соответствующим ПО. По каналу передачи данных пропускной способностью 8 Мбит/с с центрального сервера большой емкости на серверы филиалов передаются необходимые им учебные материалы. Передача осуществляется или по инициативе центрального отделения (когда нужно обновить информацию на всех серверах), или по запросу одного из филиалов (если, например, местному студенту потребовалась какая-либо монография). В филиалах развернуты 100-Мбит/с локальные сети. В учебном процессе широко применяются (загруженные из центрального отделения) компьютерные слайд-лекции. Учащийся может остановиться на любом слайде лекции (в частности, чтобы записать данные в тетрадь) или прослушать ее повторно с любого момента. По окончании лекции с целью контроля усвоения материала студенту предлагается ответить на 5—7 тестовых вопросов.
Стоит отметить, что стремительный рост популярности компьютерных сетей, и в частности сети Интернет, и бурное развитие цифровых телевизионных сетей дают основание говорить о тенденции слияния в перспективе этих двух технологий в одну.
Возможности СОТ
У вас, уважаемые читатели, вполне закономерно могут возникнуть вопросы: оправданны ли значительные затраты сил, денежных средств и времени на создание собственного телепорта? что это дает студентам? не лучше ли пользоваться старой, проверенной временем системой заочного образования с отсылкой материала по почте? Наш ответ: нет, не лучше!
  Судите сами. Сегодня многие студенты НОУ СГУ могут прослушать лекции ведущих специалистов из Москвы, Санкт-Петербурга, Самары и других городов, имеющих видеоконференцсвязь с центральным отделением. Как уже отмечалось, НОУ СГУ заключил договор с Кембриджским университетом. На очереди другие научные центры. Для студентов НОУ СГУ читали лекции известный адвокат Г. П. Падва, киновед Л. М. Рошаль, журналист и писатель Р. Медведев, ученый С. П. Капица и другие видные научные и общественные деятели. 
В процессе обучения студенты имеют возможность задавать лекторам вопросы, пользуясь электронной почтой и междугородной телефонной связью. Сами учебные лекции постоянно модернизируются. Телевизионные технологии позволяют оперативно заменять или дополнять имеющуюся информацию. Таким образом, решается важный вопрос обучения — поддержание методического материала на современном уровне. И еще, хранить в каждом филиале большой объем видеоматериала невозможно, сделать его доступным для слушателей способно только телевидение.
  Важной отличительной особенностью телевидения НОУ СГУ являются мультипреподавательские лекции. Пригласить на одну лекцию несколько крупных специалистов из разных городов почти невозможно. И дело здесь не только в финансовых затратах. Ведущие специалисты — занятые люди, поэтому очень сложно согласовать место и время проведения их лекций. С помощью телевидения и видеоконференцсвязи эта проблема решается. Телелекцию могут вести представители разных научных школ одновременно. Внешне это очень похоже на “круглый стол”, участники которого (лекторы) находятся в студиях, расположенных в разных городах. Такие передачи позволяют слушателю глубже анализировать материал. В результате повышается усвояемость знаний. 
В НОУ СГУ широко практикуется телевизионная защита курсовых работ по разным дисциплинам. Это учит будущих специалистов умению правильно и свободно держаться перед аудиторией, видео- и телекамерами, а также грамотно и четко излагать темы, распределять время подачи информации.
Стоит отметить, что все студенты (независимо от того, где они находятся) не только слушают лекции одних и тех же преподавателей, но и сдают экзамены по одним и тем же билетам. Текущая и итоговая аттестации проводятся централизованно центральным отделением, что позволяет знания студентов оценивать независимо, без влияния субъективных факторов личностного взаимодействия преподавателя и студента. Созданы экстерриториальные комиссии для филиалов. Например, во время защиты дипломов одна часть комиссии во главе с председателем находится в Москве, в принимающей студии, другая — в Санкт-Петербурге (или Самаре), в передающей студии. За ходом защиты, транслируемой на большой экран в многоместной аудитории (учебного центра в Санкт-Петербурге или Самаре), могут наблюдать другие студенты и преподаватели, а также родители. Такая организация защиты дипломных работ является уникальной не только для России, но и для всего мира.
Телевидение НОУ СГУ начинает заниматься и подготовкой учащихся 10—11 классов. К этому привлекаются лучшие преподаватели — стипендиаты фонда Сороса. Школьники могут просматривать предназначенные для них программы бесплатно.
Можно привести и ряд экзотических примеров использования образовательного телевидения. Так, в некоторых местах лишения свободы организованы отделения НОУ СГУ, и благодаря телевидению заключенные получили возможность обучаться. Действует соглашение о сотрудничестве в области образования со сторожевым кораблем “Неустрашимый” Краснознаменного Балтийского флота.
В настоящее время во всех отделениях НОУ СГУ компьютерной и телевизионной техникой оснащены более 13 тыс. индивидуальных и около 20 тыс. групповых учебных (рабочих) мест студентов. Таким образом, в НОУ СГУ на 1000 студентов приходится 400 оборудованных электронными средствами учебных (рабочих) мест, для университетов США и Западной Европы этот показатель составляет 150—250 мест. Естественно, такая сеть на пространстве России не может существовать без спутниковых коммуникационных систем.
Результаты работы
Высокое качество обучения в НОУ СГУ подтверждается, кроме аттестации базового вуза (центрального отделения), выборочной аттестацией 37 филиалов, проведенной государственной инспекцией по стандартной процедуре. Из более чем 6 тыс. выпускников этих филиалов итоговую государственную аттестацию прошли 99,8 % человек. Примерно 2000 выпускников НОУ СГУ ранее аттестовывались в ряде государственных вузов, там результат был еще лучше: аттестованы все 100 % выпускников.
В конкурсе Министерства образования РФ 2001 г. по качеству подготовки специалистов НОУ СГУ занял второе место.
НОУ СГУ установил партнерские отношения с Национальным cоветом Великобритании по признанию зарубежного образования при Министерстве образования Великобритании (NARIC). С 1997 г. студентам университета выдано 2627 сертификатов NARIC, признающих эквивалентность дипломов бакалавра НОУ СГУ и учебных заведений Великобритании.
Проведено исследование эффективности дистанционного обучения в плане воспринимаемости материала студентами. Оказалось, что телелекции НОУ СГУ в 2,3 раза эффективнее традиционной лекции, прочитанной средним преподавателем (оценка проводилась по тестам Н. А. Аминова). Результаты эксперимента в области дистанционного обучения были позитивно оценены на парламентских слушаниях “Дистанционное обучение: проблемы и перспективы развития”, проведенных Советом Федерации 20 апреля 2001 года.
Эксперимент привлек внимание представителей развивающихся стран. В 2000 г. НОУ СГУ посетили послы 50 стран Азии и Африки на предмет изучения возможности использования технологии НОУ СГУ в своих странах. Укрепление авторитета и влияния НОУ СГУ в России и за рубежом способствовало приглашению его в качестве наблюдателя в Межгосударственный комитет СНГ по распространению знаний и образованию взрослых.
В заключение хотелось бы отметить, что реализация данного проекта была бы неосуществимой без наших партнеров. Это МТРК “Мир”, МОКС “Интерспутник”, Национальная ассоциация телерадиовещателей, Ассоциация кабельного телевидения России, ООО “Теле-видеосистемы”, компания Scopus Network Technologies, ОАО НТЦ “Космос”, ФГУП “Космическая связь”, ООО “Сателлит Лимитед”, НПО “Машиностроение ОЗМ”, ЗАО “Сайрус” и многие другие предприятия и организации.