Проектирование электронного учебно-методического пособия по компьютерной графике

Широкое распространение доступных по цене компьютеров обусловило появление многих новых способов представления информации. Одним из таких способов стали постепенно набирающие популярность электронные учебники. Электронные учебники являются лишь одним из вариантов публикаций и обладают меньшими возможностями в плане представления информации — правда, стоит отметить, что четкого разграничения данных понятий не существует.

В виде электронных учебников оформляют руководства пользователя, справочники, информационные бюллетени, инструкции, рекламные брошюры, буклеты и тому подобную литературу информационного, образовательного и рекламного характера. Причина проста — с подобной литературой гораздо удобнее работать в электронном (а не в бумажном) виде, а для авторов и издателей электронный вариант публикации зачастую гораздо более привлекателен.

В сравнении с традиционными бумажными публикациями электронные не ограничены представлением текста и картинок — они могут включать анимацию, видео, музыку, разнообразные визуальные эффекты и даже быть интерактивными. Например, могут собирать информацию и пересылать данные по Интернету, взаимодействовать с другим ПО, использоваться для организации тестирования, проводить вычисления и т. п.

В дополнение к творческим, у электронных публикаций имеются и определенные экономические преимущества: меньшее время создания, более быстрое обновление (переиздание) и гораздо меньшая себестоимость.

Кроме того, благодаря используемым особым методам сжатия электронные публикации отличаются компактными размерами, что расширяет возможности их распространения — электронные материалы можно передавать на CD-, DVD-дисках и даже на дискетах, распространять через web-сайты или пересылать по электронной почте. Таким образом, тема дипломного проекта является актуальной.

Объектом исследования является электронный учебник.

Предметом исследования выступает электронное учебно-методическое пособие, в дальнейшем (ЭУМП) по одному из разделов информатики — компьютерная графика.

Для достижения поставленной цели выделим следующие задачи:

Проектирование ЭУМП;

Подборка необходимого материала для реализации проекта;

Отладка теоретического и практического материала;

Обработка внешнего облика;

Тестирование ЭУ.

1. Постановка задачи

1.1 Организационно-экономическая сущность задачи

Из разных источников следуют следующие определения электронного учебника:

1. это совокупность графической, текстовой, цифровой, речевой, музыкальной, видео, фото и другой информации, а также печатной документации пользователя. Электронное издание может быть исполнено на любом электронном носителе — магнитном (магнитная лента, магнитный диск и др.), оптическом (CD-ROM, DVD, CD-R, CD-1, СD+ и др.), а также опубликовано в электронной компьютерной сети;

2. содержит систематизированный материал по соответствующей научно-практической области знаний, обеспечивать творческое и активное овладение студентами и учащимися знаниями, умениями и навыками в этой области. ЭУМП (электронно-учебное методическое пособие) должно отличаться высоким уровнем исполнения и художественного оформления, полнотой информации, качеством методического инструментария, качеством технического исполнения, наглядностью, логичностью и последовательностью изложения;

3. учебное издание, содержащее систематическое изложение учебной дисциплины или ее раздела, части, соответствующее государственному стандарту и учебной программе и официально утвержденное в качестве данного вида издания;

4. это электронное издание, частично или полностью заменяющее или дополняющее учебник и официально утвержденное в качестве данного вида издания;

5. это текст, представленный в электронной форме и снабженный разветвленной системой связей, позволяющей мгновенно переходить от одного его фрагмента к другому в соответствии с некоторой иерархией фрагментов.

Как и в создании любых сложных систем, при подготовке электронного учебника решающим для успеха является талант и мастерство авторов. Тем не менее, существуют устоявшиеся формы электронных учебников, точнее, конструктивных элементов, из которых может быть построен учебник.

Тест. Внешне, это простейшая форма электронного учебника. Основную сложность составляет подбор и формулировка вопросов, а также интерпретация ответов на вопросы. Хороший тест позволяет получить объективную картину знаний, умений и навыков, которыми владеет учащийся в определенной предметной области.

Энциклопедия. Это базовая форма электронного учебника. На содержательном уровне термин энциклопедия означает, что информация, сконцентрированная в электронном учебнике, должна быть полной и даже избыточной по отношению к стандартам образования.

Задачник. Задачник в электронном учебнике наиболее естественно осуществляет функцию обучения. Учащийся получает учебную информацию, которая необходима для решения конкретной задачи. Главная проблема — подбор задач, перекрывающих весь теоретический материал.

Креативная среда. Современные электронные учебники должны обеспечивать творческую работу учащегося с объектами изучения и с моделями систем взаимодействующих объектов. Именно творческая работа, лучше в рамках проекта, сформулированного преподавателем, способствует формированию и закреплению комплекса навыков и умений у учащегося. Креативная среда позволяет организовать коллективную работу учащихся над проектом.

Авторская среда. Электронный учебник должен быть адаптируем к учебному процессу. То есть позволять учитывать особенности конкретной специальности, конкретного студента. Для этого необходима соответствующая авторская среда.

Такая среда, например, обеспечивает включение дополнительных материалов в электронную энциклопедию, позволяет пополнять задачник, готовить раздаточные материалы и методические пособия по предмету. Фактически, это подобие инструмента, с помощью которого создается сам электронный учебник.

Невербальная среда. Традиционно электронные учебники вербальны по своей природе. Они излагают теорию в текстовой или графической форме. Это является наследием полиграфических изданий. Но в электронном учебнике возможно реализовать методический прием «делай как я». Такая среда наделяет электронный учебник чертами живого учителя.

Перечисленные формы электронного учебника могут быть реализованы в виде отдельных электронных учебников либо сгруппированы в рамках единого ансамбля. Все зависит от замысла автора. Автор должен владеть знаниями об истории и возможностях электронных учебников. Успех электронного учебника будет зависеть от того, как он впишется в учебный процесс.

Рассмотрим основные этапы разработки электронного учебника:

1. Выбор источников. При разработке ЭУ целесообразно подбирать в качестве источников такие печатные и электронные издания, которые наиболее полно соответствуют стандартной программе, лаконичны и удобны для создания текстов, содержат большое количество примеров и задач, имеются в удобных форматах (принцип собираемости).

2. Разработка оглавления и перечня понятий. Производится разбиение материала на разделы, состоящие из модулей, минимальных по объему, но замкнутых по содержанию, а также составляется перечень понятий, которые необходимы и достаточны для овладения предметом.

3. Переработка текстов в модули по разделам. Перерабатываются тексты источников в соответствии с оглавлением и структурой модулей; исключаются тексты, не вошедшие в перечни, и добавляются те, которых нет в источниках; определяются связи между модулями и другие гипертекстные связи. Таким образом, подготавливается проект гипертекста для компьютерной реализации.

4. Реализация в электронной форме. При создание учебника текст реализуется в электронной форме. В результате создается примитивное электронное издание, которое может быть использовано в учебных целях.

5. Разработка компьютерной поддержки. Разрабатывается компьютерная поддержка. Врабатываются инструкции для пользователей по применению интеллектуального ядра ЭУ. Теперь электронный учебник готов к дальнейшему совершенствованию (озвучиванию и визуализации) с помощью мультимедийных средств.

6. Отбор материала для мультимедийного воплощения. Изменяются способы объяснения отдельных понятий и утверждений и отбираются тексты.

В экономическом плане ЭУМП распространяется совершенно бесплатно.

1.2 Входная информация

В качестве входной информации для электронно-учебного пособия используется:

Лекционный материал;

Контрольные материалы;

Руководство пользователя;

Справка.

1.3 Выходная информация

Выходной информацией программного продукта являются страницы электронного учебного пособия, в который входит практический материал (Рис.1) и лекционный материал. (Рис.2).

Рис.1

Рис.2

1.4 Техническое обеспечение

Данный дипломный проект был выполнен на компьютере, который имеет следующую конфигурацию:

1. Процессор — Intel ® Pentium ® 4 CPU 2.40 GHz;

2. Материнская плата — ASUS P4P800 Deluxe (Socket 370, Dimm, AGP 4X, software audio);

3. Оперативная память — 1GB;

4. Видеокарта Geforse 7600 GT 256 Mb;

5. Монитор GREEN WOOD 17 TFT;

6. Дисководы CD-ROM 52sp IDE ASUS CD-S520/A OEM;

7. Клавиатура Genius KB-06x PS/2 Black;

8. Мышь оптическая Mouse Wind Rover Scroll 4-but Optical (USB).

1.5 Программное обеспечение

Операционная система Windows XP Professional. Основное назначение операционных систем обеспечение взаимодействия человека, оборудование и программ. При работе с операционной системой Windows ХР Professional доступны многие новые более эффективные средства и технологии. При помощи средства «Помощник по поиску» можно быстро найти необходимые сведения.

В основе создания структуры данных для электронного учебника лежит справочная система Windows, имеющая несколько очевидных плюсов, главный из которых — уже реализованная навигационная система, включающая в себя систему поиска по ключевым словам, автоматическое создание глоссария, возможность вывода документов на печать. Файлы справочной системы могут содержать как форматированный текст, так и графику, и анимацию. Однако, создание таких файлов требует специального программного обеспечения, с помощью которого производится процесс компиляции, сами файлы справки не могут бать изменены динамически — для этого требуется компилятор. Файлы справки не могут содержать программных элементов, справочная система не содержит какого-либо внутреннего языка для их создания. Но, взамен этого, существует средство, с помощью которого мы можем запускать исполняемые файлы, находящиеся на жестком диске локального компьютера. Присутствует также некоторая разъединенность текстового материала и обучающих (или тестирующих) программ.

Windows ХР самая надежная и безопасная ОС из семейства Windows. Во-первых, это Internet Connection Firewall — простой сетевой брандмауэр (экран), обеспечивающий безопасность работы с Интернет, контролирующий правда, лишь входящий трафик. Во-вторых, это новые групповые политики, которые позволяют назначать или ограничивать права определенного ПО, запретить инсталляцию ПО, не защищенного цифровым сертификатом кода и многое другое. Для создания учебника использовалась программа SunRav BookOffice. Эта программа представляет собой пакет из двух самостоятельных приложений: Book Editor служит для создания электронных книг и учебников (файлы в формате *.srb), а Book Reader позволяет их читать.

SunRav Book Editor. Электронная книга может быть создана из любого текстового документа или из набора файлов форматов HTML, RTF, DOC, TXT и CHM. Если при импорте в Book Editor указан набор файлов, каждый из них будет вставлен в книгу в качестве отдельной главы. В дальнейшем пользователь может по своему усмотрению выстраивать иерархию глав, разделов и подразделов, глубина вложения при этом не ограничена.

Фрагменты текста электронной книги могут быть подвергнуты всевозможным методам форматирования: выделены полужирным или курсивным начертанием, подчеркнуты, переведены в подстрочный или надстрочный индекс и так далее. Отдельные абзацы могут быть отформатированы так же, как и в MS Word: доступны настройки цвета фона, границ, различное выравнивание, отступы, межстрочный интервал и т. п. Пользователь может определить произвольный набор свойств текста, сохранить его как стиль, и в дальнейшем применять к любому выделенному фрагменту текста.

В текст могут быть вставлены маркированные и нумерованные списки, изображения, гиперссылки, таблицы, а также различные элементы Windows-интерфейса: кнопки, выпадающие списки, «чекбоксы», текстовые поля и так далее. Кроме того, в книгу можно вставлять ссылки на тесты, созданные при помощи tTester. В этом случае книга становится настоящим учебником, после прочтения каждой главы которого учащемуся предлагается пройти соответствующий тест.

Несколько книг могут быть объединены в одну, при этом в текст можно добавлять внутренние гиперссылки на различные главы и разделы книги. Все имеющиеся главы и разделы представлены в виде древовидной структуры в левой части окна редактора. Это помогает быстро перемещаться по содержимому книги.

В процессе создания книги пользователь может проверять текст на наличие грамматических ошибок и создавать набор ключевых слов для каждой главы. Ключевые слова помогут быстро находить нужный раздел книги при ее чтении в программе SunRav Book Reader.

Любая книга может быть защищена паролем, как от изменения содержимого, так и от прочтения посторонним. Книга может быть сохранена не только в собственном формате *.srb, но и в виде набора HTML-файлов, файла RTF (универсальный формат хранения форматированного текста) или CHM (файл справочной системы, помощи).

SunRav Book Reader. Эта программа позволяет читать текстовые документы форматов TXT, RTF, HTML, DOC и некоторых других. В том числе, разумеется, книг, созданных в программе SunRav Book Editor.

В приложение встроена функция автопрокрутки. Пользователь настраивает скорость, с которой текст будет перемещаться по экрану (подобно финальным титрам в кинофильме), и может просматривать книгу, не прикасаясь к мыши или клавиатуре. Доступно и озвучивание текста с помощью установленных на компьютере систем чтения, Text-to-speech engine.

Возможен просмотр книги как в полноэкранном режиме, без меню и панелей управления, так и с отображением древовидной структуры содержания. Пользователь по своему усмотрению увеличивает или уменьшает размер шрифта, что помогает сберечь зрение при чтении множества информации с экрана.

Для удобства перемещения по книге в программу встроена система закладок. Если книга создавалась в программе SunRav Book Editor и в ней содержится набор ключевых слов, то пользователь может искать нужную информацию по ключевым словам. Кроме того, возможен полнотекстовый поиск и печать всей книги на принтере.

Так же для работы с ЭУМП Вам может понадобиться Интернет браузер (Opera, Mazilla, Internet Explorer).

2. Рабочая часть

2.1 Модель (метод) решения задач

электронный учебник методический пособие Здесь строится диаграмма — проект данной работы. В родительской диаграмме главным блоком является — «Электронное учебное пособие по дисциплине «Информатика», (см. Приложение А).

Блок B представляет собой функциональную модель, которая разветвляется на 5 блоков: разработка, проектирование; реализация; отладка, тестирование, (см. Приложение Б).

Модель всегда начинается с представления системы как единого целого одного функционального блока с интерфейсными стрелками, простирающимися за пределы рассматриваемой области.

2.2 Описание алгоритма решения задач

1. Начало. Подбор материала.

2. Выбор программы для написания ЭУМП.

3. Создание ЭУМП.

4. Отладка и тестирование ЭУМП.

5. Список использованной литературы

6. Завершение.

2.3 Описание программы

ЭУМП создавался с помощью программы SunRav Book Office. В ЭУМП содержится 3 части:

1. Теоретическая часть — состоит из лекций по данной главе.

2. Практическая часть — состоит из практических заданий.

3. Тестирующая программа — представляет собой программу, в которой преподаватель или специалист может провести тестирование среди студентов или работников.

2.4 Руководство пользователя

1. Для того что начать пользоваться ЭУМП, надо открыть файл «Информатика.ехе». На экране монитора появиться главная страница электронного учебника, которая называется «Вступление». (Рис 3).

Рис.3

2. Что бы ознакомится с рабочим материалом данного пособия, нужно нажать на кнопку «Содержание» (Рис.4). После этого откроется список, в котором будут представлены все главы и разделы, содержащиеся в ЭУМП.

Рис.4

3. Для выбора интересующей Вас главы, нажмите на нее левой кнопкой мыши. Справой стороны учебника откроется материал (Рис.5).

Рис.5

4. Что бы выйти с какой либо главы в меню «Содержание», нажмите кнопку"Назад"(Рис.6).

Рис.6

5. Для того что бы закрыть ЭУМП нажмите красный крестик в верхнем правом углу. Либо на панели учебника «Выйти из программы» (Рис.7).

Рис.7

3. Отладка и сопровождение программы

3.1 Контрольный пример

При выполнение данного дипломного проекта использовались реальные данные. Все главы, пункты открываются мгновенно. Все рисунки четкие, яркие. ЭУМП выполнено в цветном варианте.

3.2 Способы отладки и тестирования программы

Отладка, как мы уже говорили, бывает двух видов:

Синтаксическая отладка. Синтаксические ошибки выявляет компилятор, поэтому исправлять их достаточно легко.

Семантическая (смысловая) отладка. Ее время наступает тогда, когда синтаксических ошибок не осталось, но результаты программа выдает неверные. Здесь компилятор сам ничего выявить не сможет, хотя в среде программирования обычно существуют вспомогательные средства отладки, о которых мы еще поговорим.

Отладка — это процесс локализации и исправления ошибок в программе.

Как бы тщательно мы ни писали, отладка почти всегда занимает больше времени, чем программирование.

Способы обнаружения ошибки:

Аналитический — имея достаточное представление о структуре программы, просматриваем ее текст вручную, без прогона.

Экспериментальный — прогоняем программу, используя отладочную печать и средства трассировки, и анализируем результаты ее работы. Оба способа по-своему удобны и обычно используются совместно.

Помимо методик, хорошо бы иметь представление о средствах, которые помогают нам выявлять ошибки. Это:

1. Аварийная печать — вывод сообщений о ненормальном завершении отдельных блоков и всей программы в целом.

2. Печать в узлах программы — вывод промежуточных значений параметров в местах, выбранных программистом. Обычно, это критичные участки алгоритма (например, значение, от которого зависит дальнейший ход выполнения) или составные части сложных формул (отдельно просчитать и вывести числитель и знаменатель большой дроби).

Непосредственное слежение:

1. арифметическое (за тем, чему равны, когда и как изменяются выбранные переменные);

2. логическое (когда и как выполняется выбранная последовательность операторов);

3. контроль выхода индексов за допустимые пределы;

4. отслеживание обращений к переменным;

5. отслеживание обращений к подпрограммам;

6. проверка значений индексов элементов массивов и т. д.

Нынешние среды разработки часто предлагают нам реагировать на возникающую проблему в диалоговом режиме. При этом можно:

1. просмотреть текущие значения переменных, состояние памяти, участок алгоритма, где произошел сбой;

2. прервать выполнение программы;

3. внести в программу изменения и повторно запустить ее (в компиляторных средах для этого потребуется перекомпилировать код, в интерпретаторных выполнение можно продолжить прямо с измененного оператора).

3.3 Защита программного продукта

Программные продукты и компьютерные базы данных являются предметом интеллектуального труда специалистов высокой квалификации. Процесс проектирования и реализации программных продуктов характеризуется значительными материальными и трудовыми затратами, основан на использовании наукоемких технологий и инструментария, требует применения и соответствующего уровня дорогостоящей вычислительной техники. Это обусловливает необходимость принятия мер по защите интересов разработчика программ и создателей компьютерных баз данных от несанкционированного их использования.

Для данного программного продукта защита не предусмотрена, так как он относится к программам общего пользования и открытого доступа.

Заключение

В процессе разработки данного программного средства было реализовано программное средство для дистанционного обучения студентов входящее в состав учебно-методического комплекса университета. В программном обеспечении электронного учебника были реализованы функции отображения лекций. Создан интуитивно понятный и дружественный интерфейс, создан метод тестирования, для придания гибкости к контролю знаний и слежения за процессом обучения студента.

На данный момент большинство существующих программных обеспечений электронных учебников являются замкнутыми системами с жесткими моделями, не позволяющими адаптировать конкретный тип знаний к конкретному способу представления информации. В связи с этим электронно-учебные пособия входящие в состав учебно-методический комплексов редко применяются как основной вид обучения. Как правило, пособия являются дополнениями курса лекций, и большинство из них не отвечают требованиям, предъявляемым к электронно-учебным пособиям.

Исходя из этого, можно сделать вывод, что применения прогрессивных методов обучения в большинстве случаев дает положительный результат, но организовывать процесс обучения только лишь на курсах дистанционного обучения являющихся частью учебно-методических комплексов, пока нельзя. В ходе работы был спроектировано электронное учебное методическое пособие, которое в дальнейшем будет использоваться для обучения школьников и учащихся ВУЗов учащихся на очной и заочной форме обучения. Цель которая была поставлена в начале создания ЭУМП была успешно достигнута.

1. Иллюстрированный самоучитель по Photoshop// http://photoshop-land.ucoz.ru/frame/samouchitel-fotoshop.html [Электронный ресурс]

2. Сергей Топороков. Электронный учебник (Adobe Photoshop CS в примерах). 2007. с. 121.

3. Дмитрий Миронов. Электронный учебник (Основы Photoshop CS 2). — с.217.

4. ГОСТ 19.001−77 Общие положения.

5. ГОСТ 19.102−77 Стадии разработки.

6. ГОСТ 19.104−78 Основные надписи.

7. ГОСТ 19.105−78 Общие требования к программным документам.

8. ГОСТ 19.202−78 Спецификация.

9. ГОСТ 19.401−78 Текст программы. Требования к содержанию и оформлению.

10. ГОСТ 19.404−79 Пояснительная записка. Требования.

Приложение А

Родительская диаграмма

Приложение Б

Функциональная модель

Приложение В