Разработка электронного учебника по теме «Характеристика и классификация вычислительной техники»

Российская федерация Федеральное агентство по образованию Выпускная квалификационная работа на тему:

Разработка электронного учебника по теме «Характеристика и классификация вычислительной техники»

Брянск 2012

• Условные обозначения

Введение

Глава 1. Особенности электронных учебных пособий и основные принципы их создания

1. Определение и классификация электронного учебника

2. Основные принципы создания электронных учебников

3. Средства создания электронных учебников Выводы к главе 1

Глава 2. Разработка электронного учебника по теме «Характеристика и классификация вычислительной техники»

1. Разработка структуры электронного пособия

2. Сбор и подготовка исходного материала для электронного учебного пособия

3. Выбор программ для создания электронного учебника

3. Разработка интерфейса электронного учебника

5. Содержание программы электронного учебника Выводы к главе 2

Заключение

Литература Приложения

• Условные обозначения

Сокращения:

• Обозначения:

Обозначения: в настоящей работе обозначения не используются.

Процесс вхождения высшей и средней школы в мировое образовательное пространство требует совершенствование, а также серьёзную переориентацию компьютерно-информационной составляющей.

Вторая половина ХХ века стала периодом перехода к информационным обществам. Лавинообразный рост объёмов информации, принял характер информационного взрыва во всех сферах человеческой деятельности.

Информационный взрыв породил множество проблем, важнейшей из которых является проблема обучения. Особый интерес представляют вопросы, связанные с автоматизацией обучения, поскольку «ручные методы» без использования технических средств давно исчерпали свои возможности.

Наиболее доступной формой автоматизации обучения является применение ЭВМ, то есть использование машинного времени для обучения и обработки результатов контрольного опроса знаний учащихся. Всё большее использование компьютеров позволяет автоматизировать, а тем самым упростить ту сложную процедуру, которую используют и учителя при создании методических пособий. Тем самым, представление различного рода «электронных учебников», методических пособий на компьютере имеет ряд важных преимуществ.

Во-первых, это автоматизация как самого процесса создания таковых, так и хранения данных в любой необходимой форме.

Во-вторых, это работа с практически неограниченным объёмом данных. Создание компьютерных технологий в обучении соседствует с изданием учебных пособий новой генерации, отвечающих потребностям личности обучаемого. Учебные издания новой генерации призваны обеспечить единство учебного процесса и современных, инновационных научных исследований, т. е. целесообразность использования новых информационных технологий в учебном процессе и, в частности, различного рода так называемых «электронных учебников».

Эффект от применения средств компьютерной техники в обучении может быть достигнут лишь тогда, когда специалист предметной области не ограничивается в средствах представлениях информации, коммуникаций и работы с базами данных и знаний.

Это и определило актуальность данного дипломного проекта.

Объектом данного исследования является использование и создание электронных учебных пособий.

В качестве предмета исследования рассматривается содержание и реализация электронного учебника.

Целью данной работы является создание электронного учебника по теме «Характеристика и классификация вычислительной техники».

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

· Проанализировать компьютерные программы, используемые в обучении информатики, а также учебную литературу с точки зрения их эффективности в обучении и простоты работы с ними;

· определить требования к электронным пособиям;

· выявить этапы создания электронного учебника;

· выбрать наиболее подходящие средства реализации;

· спроектировать структуру и создать дизайн электронного учебника;

· наполнить содержанием разработанное электронное пособие.

Уровень исследования — теоретико-имперический.

Вид исследования — прикладной.

Исследование проводилось с помощью научных методов: анализа и синтеза, индукции и дедукции, моделирования, систематизации, классификации и описания.

Гипотеза — предположим, что изучение темы «Характеристика и классификация вычислительной техники» с помощью электронного учебника позволит лучше познать азы и заложить базовые знания в этой области.

Итогом работы должен стать электронный учебник «Характеристика и классификация вычислительной техники», который поможет преподавателю в организации образовательной деятельности, а студентам в самостоятельном изучении материала на тему «Характеристика и классификация вычислительной техники».

Дипломная работа состоит из введения, трех глав и заключения.

Первая глава посвящена раскрытию понятия электронного учебника, требованиям к электронным учебных пособий и принципам их построения. Во 2 главе рассматривается процесс разработки электронного учебника, приведено содержание электронного учебника. В заключении делаются выводы по выполненной работе.

Глава 1. Особенности электронных учебных пособий и основные принципы их создания

1. Определение и классификация электронного учебника

электронный учебный пособие программа

Мы живём в век информационных технологий, в котором компьютерные коммуникации формируют новое поле информационной культуры, формируются новые социальные структуры и институты, активно развиваются новые средства и методы обучения.

Появившиеся и получившие широкое развитие в 90-х годах XX века средства коммуникации людей изменили социальную действительность современного общества, в том числе и в системе образования, перед которой особенно актуально стоят задачи формирования личности, конкурентоспособной и успешной в электронной информационной среде.

Глобальная компьютерная сеть Интернет, сервис web-документов и социальные сервисы, основанные на технологии Web 2.0 дают новые возможности при получении образования. Дистанционное обучение перешло на новый качественный уровень и всё больше и больше людей выбирает для себя удалённое обучение.

В наше время недостаточно получить образование в молодые годы, необходимо повышать свой образовательный уровень в течение всей активной жизни. Компьютерные средства и инфокоммуникационные сети позволяют создавать высокоэффективные системы дистанционного образования.

Для современного человека одним из основных умений является умения самообучения, для чего активно используются электронные средства обучения:

· сервисные программные средства общего назначения,

· программные средства для контроля и измерения уровня знаний, умений и навыков обучающихся,

· электронные тренажеры,

· программные средства для математического и имитационного моделирования,

· программные средства лабораторий удаленного доступа и виртуальных лабораторий,

· информационно-поисковые справочные системы,

· автоматизированные обучающие системы (АОС),

· электронные учебники (ЭУ),

· экспертные обучающие системы (ЭОС),

· интеллектуальные обучающие системы (ИОС),

· средства автоматизации профессиональной деятельности (промышленные системы или их учебные аналоги).

Сервисные программные средства общего назначения применяются для автоматизации рутинных вычислений, оформления учебной документации, обработки данных экспериментальных исследований. Они могут быть использованы при проведении лабораторных, практических занятий, при организации самостоятельной и проектной работы школьников.

Программные средства для контроля и измерения уровня знаний обучающихся нашли наиболее широкое применение ввиду относительной легкости их создания. Существует целый ряд инструментальных систем-оболочек, с помощью которых преподаватель, даже не знакомый с основами программирования, в состоянии скомпоновать перечни вопросов и возможных ответов по той или иной учебной теме. Как правило, задачей обучаемого является выбор одного правильного ответа из ряда предлагаемых ответов. Такие программы позволяют разгрузить учителя от рутинной работы по выдаче индивидуальных контрольных заданий и проверке правильности их выполнения, что особенно актуально в условиях массового образования. Появляется возможность многократного и более частого контроля знаний, в том числе и самоконтроля, что стимулирует повторение и, соответственно, закрепление учебного материала.

Электронные тренажеры предназначены для отработки практических умений и навыков. Такие средства особенно эффективны для обучения действиям в условиях сложных и даже чрезвычайных ситуаций при отработке противоаварийных действий. Использование реальных установок для тренировок нежелательно по целому ряду причин (перерывы в электроснабжении, возможность создания аварийных ситуаций, повышенная опасность и т. п.). Кроме этого, электронные тренажеры используются для отработки умений и навыков решения задач. В этом случае они обеспечивают получение краткой информации по теории, тренировку на различных уровнях самостоятельности, контроль и самоконтроль.

Программные средства для математического и имитационного моделирования позволяют расширить границы экспериментальных и теоретических исследований, дополнить физический эксперимент вычислительным экспериментом. В одних случаях моделируются объекты исследования, в других — измерительные установки. Такие средства позволяют сократить затраты на приобретение дорогостоящего лабораторного оборудования, снижается уровень безопасности работ в учебных лабораториях. К моделирующим программным средствам можно также отнести предметно-ориентированные программные среды, обеспечивающие возможность оперирования моделями-объектами определенного класса.

Информационно-поисковые справочные программные системы предназначены для ввода, хранения и предъявления педагогам и обучаемым разнообразной информации. К числу подобных систем могут быть отнесены различные гипертекстовые и гипермедиа программы, обеспечивающие иерархическую организацию материала и быстрый поиск информации по тем или иным признакам. Большое распространение получили также всевозможные базы данных. Системы управления базами данных обеспечивают возможность поиска и сортировки информации. Базы данных могут использоваться в учебном процессе для организации предъявления содержания учебного материала и его анализа. Учебные базы данных рекомендуются для самостоятельной работы учащихся с целью поиска и анализа необходимой информации.

Автоматизированные обучающие системы (АОС), как правило, представляют собой обучающие программы сравнительно небольшого объема, обеспечивающие знакомство учащихся с теоретическим материалом, тренировку и контроль уровня знаний.

Электронные учебники (ЭУ) являются основными электронными средствами обучения. Такие учебники создаются на высоком научном и методическом уровне и должны полностью соответствовать составляющей дисциплины образовательного стандарта специальностей и направлений, определяемой дидактическими единицами стандарта и программой. Кроме этого, ЭУ должны обеспечивать непрерывность и полноту дидактического цикла процесса обучения при условии осуществления интерактивной обратной связи. Одним из основных свойств ЭУ, является то, что его редукция к «бумажному» варианту (распечатка содержания ЭУ) иногда приводит к потере специфических дидактических свойств, присущих ЭУ.

Экспертные обучающие системы (ЭОС) реализуются на базе идей и технологий искусственного интеллекта. Такие системы моделируют деятельность экспертов при решении достаточно сложных задач. ЭОС способны приобретать новые знания, обеспечивать ответ на запрос обучаемого и решение задач из определенной предметной области. При этом ЭОС обеспечивает пояснение стратегии и тактики решения задач в ходе диалоговой поддержки процесса решения. К сожалению, при работе с ЭОС не реализуются такие звенья дидактического цикла процесса обучения, как организация применения учащимися полученных первичных знаний и получение обратной связи (контроль действий учащихся). При работе с ЭОС обучаемым не приходится самим искать решение, соответственно, не реализуется и такое звено дидактического цикла, как получение обратной связи.

Интеллектуальные обучающие системы относятся к системам наиболее высокого уровня и также реализуются на базе идей искусственного интеллекта. ИОС могут осуществлять управление на всех этапах решения учебной задачи, начиная от ее постановки и поиска принципа решения и кончая оценкой оптимальности решения, с учетом особенностей деятельности обучаемых. Такие системы обеспечивают диалоговое взаимодействие, как правило, на языке, близком к естественному. При этом в ходе диалога могут обсуждаться не только правильность тех или иных действий, но и стратегия поиска решения, планирования действий, приемы контроля и т. д.

Средства автоматизации профессиональной деятельности (пакеты прикладных программ, CALS-системы и т. п.) рассматриваются в составе электронных средств обучения не только как предмет изучения, но и как средство обучения при решении профессионально-ориентированных задач.

Рассмотрев приведённый выше список средств электронного обучения, следует отметить, что наиболее удобным и эффективным средством, совмещающим в себе возможности как очного, так и дистанционного обучения — являются электронные учебники.

Разработка электронных учебников ведется во всем мире уже порядка тридцати лет. Однако, разработка электронных учебников и учебных пособий, является достаточно сложным делом. Для создания эффективных учебников необходимо рациональное сочетание всех возможностей предоставляемых современным компьютером: гипертекста, графики, видео, звука, анимации, коммуникационных ресурсов сети Интернет.

Особенно важно оптимальное сочетание всех этих возможностей при создании электронных мудьтимедийных учебников, разрабатываемых для технических и математических дисциплин, к которым и относится курс «Характеристики и классификация средств вычислительной техники».

Перед тем, как приступить к разработке и созданию электронного учебника, необходимо уточнить его определение и определить программные средства его создания.

Существует несколько традиционных определений «электронного учебника», рассмотрим некоторые из них.

1. Электронный учебник — это совокупность графической, текстовой, цифровой, речевой, музыкальной, видео-, фотои 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. Электронное пособие должно содержать систематизированный материал по соответствующей научно-практической области знаний, обеспечивать творческое и активное овладение студентами и учащимися знаниями, умениями и навыками в этой области. Учебное электронное 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. Электронный учебник — это электронное издание, частично или полностью заменяющее или дополняющее учебник и официально утвержденное в качестве данного вида издания.

5. Электронный учебник — 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.

Также часто отмечается, что: печатный и электронный учебник имеют общие признаки, а именно:

· учебный материал, представленный в учебнике, излагается из определенной области знаний;

· этот материал освещен на современном уровне достижений науки и культуры;

· материал в учебниках излагается систематически, т. е. представляет собой целое завершённое произведение, состоящее из многих элементов, имеющих смысловые отношения и связи между собой, которые обеспечивают целостность учебника.

Отличительные признаки электронного учебника от печатного состоят в следующем.

1. Каждый печатный учебник (на бумажном носителе) рассчитан на определенный исходный уровень подготовки учащихся и предполагает конечный уровень обучения. Электронный учебник по конкретному учебному предмету может содержать материал нескольких уровней сложности. При этом все они размещены на одном лазерном компакт-диске, содержат иллюстрации и анимацию к тексту, многовариантные задания для проверки знаний в интерактивном режиме для каждого уровня.

2. Наглядность в электронном учебнике значительно выше, чем в печатном. Она обеспечивается использованием при создании электронных учебников мультимедийных технологий: анимации, звукового сопровождения, гиперссылок, видеосюжетов и т. п.

3. Электронный учебник обеспечивает многовариантность и разнообразие проверочных заданий, тестов. Электронный учебник позволяет все задания и тесты давать в интерактивном и обучающем режиме. При неверном ответе можно давать верный ответ с разъяснениями и комментариями.

4. Электронный учебник является мобильным: при его создании и распространении выпадают стадии типографской работы. Электронные учебники являются по своей структуре открытыми системами. Их можно дополнять, корректировать, модифицировать в процессе эксплуатации.

5. Доступность ЭУ выше, чем у печатных. При спросе на ЭУ легко можно увеличить его тираж, можно переслать по сети.

6. Для обеспечения многофункциональности при использовании и в зависимости от целей разработки электронные учебники могут иметь различную структуру. ЭУ можно использовать и для самостоятельных занятий, для подготовки к сдаче экзаменов, на уроках, для подготовки к сдаче экстерном.

2. Основные принципы создания электронных учебников

Основным документом, регламентирующим создание электронных учебников является «Межгосударственный стандарт. Электронные издания. Основные виды и выходные сведения. ГОСТ 7.83−2001» [12], который устанавливает основные виды электронных изданий, а также состав и место расположения выходных сведений в электронных изданиях.

В электронном учебнике выделяется четыре основные части: содержательная, процессуальная, управляющая и диагностическая.

Содержательная часть учебника включает следующие компоненты: познавательный, демонстрационный.

Процессуальная часть включает компоненты: моделирующий, контрольный, закрепляющий.

Познавательный компонент направлен на передачу знаний обучаемому. Это, как правило, текстовая информация.

Демонстрационный компонент поддерживает и раскрывает содержательный компонент, который позволяет применять знания к решению практических задач.

Контрольно — закрепляющий компонент определяет степень усвоения учащимися изучаемого материала. Управляющая часть представляет собой программную оболочку электронного учебника, способную обеспечить взаимосвязь между его частями и компонентами.

Диагностическая часть хранит статистическую информацию о работе с конкретными программами.

В процессе разработки и создания электронных учебников следует учитывать тот факт, что основная задача учебной литературы и учебных обучающих средств — донести до обучаемого содержание учебного предмета, объяснить научные принципы материала, выделить основную цель изучения данного материала.

Обучаемый должен освоить основные законы и методы науки, чтобы в дальнейшем использовать свои знания в научной или практической деятельности. Из учебника студенты получают основные знания по излагаемому предмету.

Информатизация образования, является составной частью глобального процесса информатизации общества и определяет актуальность исследования проблем развития и использования современных информационных и телекоммуникационных технологий.

В настоящее время реализация практически всех из стоящих перед системой высшего и среднего образования задач невозможна без использования современных методов и средств информатизации, к которым и относятся информационные и телекоммуникационные технологии.

Основными свойствами информационных технологий является:

· оперативность передачи информации любого объема и вида на любые расстояния;

· хранение информации в памяти компьютера, благодаря чему её можно редактировать и обработать;

· благодаря возможностям инфокоммуникационных систем существует доступ к различным источникам информации;

· возможность найти ответ на практически любой интересующий вопрос;

· возможность организации on-line общения, компьютерных аудио и видеоконференций.

Информационные технологии, также являются одним из наиболее удобных и проверенных способов дистанционного обучения в целях самообразования. Особенно в тех случаях, когда обучаемый:

· не имеет возможности выехать к месту учебы (из-за болезни, территориальным особенностям и т. д.);

· желает получить дополнительное образование путем самообразования.

Использование электронных учебных пособий, в том числе и электронных учебников, открывает преподавателю новые возможности для реализации своего творческого потенциала, так как позволяет:

· проводить практические занятия в форме самостоятельной работы за компьютерами, оставляя за собой роль руководителя и консультанта;

· быстро и эффективно контролировать знания обучаемых с помощью компьютера, задавать содержание и уровень сложности контрольных мероприятий;

· индивидуализировать работу, особенно в части, касающейся домашних заданий и контрольных мероприятий.

Электронные учебные пособия создают базу будущей системы образования. Создание глобальных информационных массивов в сети Интернет, использование технологий web 2.0, создание профессиональных сообществ даёт практическую основу для систематического обучения по любой форме дистанционного образования Технические возможности компьютерных средств позволяют: активизировать учебный процесс, индивидуализировать обучение, повысить наглядность учебного материала, сочетать теоретические знания с закреплением практических навыков, повысить и поддерживать интерес учащихся к обучению.

Внедрение в образовательный процесс электронных образовательных ресурсов, в том числе электронных учебных пособий позволяет активизировать учебную деятельность и повышать эффективность процесса обучения в целом, способствует развитию самостоятельной, поисковой деятельности обучаемых, повышению их познавательного интереса. Электронные учебные пособия позволяют обогатить учебный процесс и делают его более интересным и привлекательным для преподавателей и студентов.

Электронные учебные пособия применимы и для стандартной формы обучения, как прекрасный иллюстративный материал. В связи с этим, все меньше остается преподавателей, отрицающих пользу новых информационных технологий. Образование меняется и качественно. Степень восприятия теперь определяется не только качеством электронного учебника, но и способностью обучающегося учиться.

Исключительно высокая степень наглядности представленного материала в электронных учебных пособиях, взаимосвязь различных компонентов, комплексность и интерактивность делают их незаменимыми помощниками, как для обучаемых, так и для обучающих.

При создании электронных учебных пособий используется современная компьютерная информационная технология — мультимедиа, позволяющая объединить в компьютерной системе текст, звук, видеоизображение, графическое изображение и анимацию. Комплексные занятия с привлечением аудиовизуальных материалов, представленных на компьютере, создают условия для расширения диапазонов видов образовательной деятельности обучающих, стимулируют их способности к образованию и самообразованию.

При создании и последующем использовании в учебном процессе электронных учебников, следует учитывать их преимущества и недостатки по сравнению с традиционными печатными изданиями [5, 20]

Существенных недостатков у электронного учебника два:

1. Необходимость специального дополнительного оборудования для работы с ним, прежде всего — компьютера с соответствующим программным обеспечением и качественным монитором, а иногда дополнительно также дисковода для компакт-дисков и/или сетевой карты или модема для работы в локальной или глобальной сети;

2. Непривычность, нетрадиционность электронной формы представления информации и повышенной утомляемости при работе с монитором.

К достоинствам электронных учебников относят [2]:

1. Возможность адаптации и оптимизации пользовательского интерфейса под индивидуальные запросы обучаемого. В частности, имеется в виду возможность использования как текстовой или гипертекстовой, так и фреймовой структуры учебника, причем количество фреймов, их размеры и заполнение может изменяться. Вместо части фреймов, по желанию студента, можно использовать всплывающие окна с тем же самым содержимым, например, с рисунками или списком определений;

2. Возможность использования дополнительных (по сравнению с печатным изданием) средств воздействия на обучаемого (мультимедийное издание), что позволяет быстрее осваивать и лучше запоминать учебный материал. Особенно важным является возможность включения в текст пособия анимационных моделей. Положительный эффект можно достигнуть и с помощью звукового сопровождения, соответствующего лекторскому тексту;

3. Возможность построения простого и удобного механизма навигации в пределах электронного учебника. В печатном издании таких возможностей две: оглавление и колонтитулы, иногда к ним также относят глоссарий. Однако для практической реализации этих возможностей необходимо листать страницы учебника. В электронном пособии используются гиперссылки и фреймовая структура или карты-изображения, что позволяет, не листая страниц, быстро перейти к нужному разделу или фрагменту и при необходимости так же быстро возвратиться обратно. При этом не требуется запоминать страницы, на которых были расположены соответствующие разделы;

4. Развитый поисковый механизм не только в пределах электронного учебника, но и вне его. В частности, по гипертекстовым ссылкам можно перемещаться по тексту издания, просматривать рисунки, обращаться к другим изданиям, ссылки на которые имеются в нем (литература и пр.), даже написать электронное письмо автору пособия с просьбой объяснить те или иные положения учебника. При использовании сетевых обучающих структур возможно обсудить положения учебника с другими студентами (в электронном читальном зале), оставаясь на своем рабочем месте;

5. Возможность встроенного автоматизированного контроля уровня знаний студента, и на этой основе автоматический выбор соответствующего уровню знаний слоя учебника, как указано в следующем пункте;

6. Возможность адаптации изучаемого материала к уровню знаний студента, следствием чего является улучшение восприятия и запоминания информации. Адаптация основана на использовании слоистой структуры издания, причем в соответствии с результатами тестирования студенту предоставляется слой, соответствующий уровню его знаний.

Главное преимущество электронного учебника это возможность интерактивного взаимодействия между студентом и элементами учебника. Уровни ее проявления изменяются от низкого и умеренного при перемещении по ссылкам до высокого при тестировании и личном участии студента в моделировании процессов. Если тестирование подобно собеседованию с преподавателем, то участие в моделировании процессов можно сопоставить с приобретением практических навыков в процессе производственной практики в реальных или приближенных к ним условиях производства.

Простейшим электронным учебником может являться конспект лекций по предмету, однако такой учебник, по существу, ничем не отличается от размноженного печатным методов конспекта и в нем никак не использованы специфические возможности электронного издания.

К основным возможностям и особенностям электронных учебников можно причислить:

1. Возможность построения простого и удобного механизма навигации в пределах электронного учебника;

2. Развитый поисковый механизм в пределах электронного учебника, в частности, при использования гипертекстового формата издания;

3. Возможность встроенного автоматизированного контроля уровня знаний студента;

4. Возможность специального варианта структурирования материала;

5. Возможность адаптации изучаемого материала учебника к уровню знаний обучаемого, следствием чего является резкий рост уровня мотивации обучаемого;

6. Возможность адаптации и оптимизации пользовательского интерфейса под индивидуальные запросы обучаемого.

К дополнительным особенностям электронного учебника по сравнению с печатным следует отнести:

1. Возможность включения специальных фрагментов, моделирующих течение многих физических и технологических процессов;

2. Возможность включения в учебник аудио-файлов, в частности, для сближения процесса работы с учебником и прослушивания лекций этого же преподавателя;

3. Возможность включения в состав учебника фрагментов видеофильмов для иллюстрации определенных положений учебника;

4. Включение в состав пособия интерактивных фрагментов для обеспечения оперативного диалога с обучаемым;

5. Полномасштабное мультимедийное оформление учебника, включающее в себя диалог на естественном языке, организацию по запросу обучаемого видеоконференции с автором (авторами) и консультантами и пр.

Кроме того, электронное пособие (как впрочем и любое электронное издание) для достижения максимального эффекта должно быть составлено несколько иначе по сравнению с традиционным печатным пособием: главы должны быть более короткие, что соответствует меньшему размеру компьютерных экранных страниц по сравнению с книжными, затем каждый раздел, соответствующий рубрикациям нижнего уровня, должен быть разбит на дискретные фрагменты, каждый из которых содержит необходимый и достаточный материал по конкретному узкому вопросу. Как правило, такой фрагмент должен содержать один-три текстовых абзаца (абзацы также должны быть короче книжных) или рисунок и подпись к нему, включающую краткое пояснение смысла рисунка.

Таким образом, обучаемый просматривает не непрерывно излагаемый материал, а отдельные экранные фрагменты, дискретно следующие друг за другом. Изучив одну тему, пользователь может перейти к джругому разделу, а при необходимости вернуться обратно.

Гипертекстовая организация представления информации позволяет реализовать дифференцированное изучения материала, а как следствие этого, реализовать разноуровневый подход к обучаемым в зависимости от уровня их подготовленности, результатом чего является более высокий уровень мотивации обучения, что приводит к лучшему и ускоренному усвоению материала.

В связи с существенно различной природой печатного материала и электронного издания в последнем возникают две новые и существенные проблемы [5, 2]:

1. Проблема размещения и оформления текстового и графического материла на рабочей поверхности экрана, а также размер этой поверхности, использование признака цветности и субъективная реакция пользователей на наличие этих элементов;

2. Проблема ориентации и перемещения пользователя внутри электронного издания: между разделами, графикой и рисунками, страницами, включая овладение различными уровнями материала и перемещение между ними, фиксация своих шагов в процессе изучения для обеспечения возможности контроля и статистических исследований.

Способы работы с печатными материалами устанавливались в течении нескольких веков и тесно переплетены с нашими взглядами на то, как изучать и что изучать, как должна выглядеть книга или журнал. В то же время эра электронных материалов пришла быстро и внезапно. Поэтому весьма важна роль оптимизации работы с соответствующими материалами, включая как первую, так и вторую проблему.

Немаловажным способом решения данной проблемы является учитывание дидактических требований к электронным изданиям:

· требование научности;

· требование доступности;

· требование проблемности;

· требования наглядности;

· требования самостоятельности и активизации обучаемого;

· требования системности.

1. Требование научности означает достаточную глубину, корректность и научную достоверность изложения содержания учебного материала, с учетом последних научных достижений. Процесс усвоения учебного материала с помощью электронного издания должен строиться в соответствии с современными методами научного познания: эксперимент, сравнение, наблюдение, абстрагирование, обобщение, конкретизация, аналогия, индукция и дедукция, анализ и синтез, метод моделирования, в том числе и математического, а также метод системного анализа.

2. Требование доступности означает необходимость определения степени теоретической сложности и глубины изучения учебного материала сообразно возрастным и индивидуальным особенностям учащихся. Недопустима чрезмерная усложненность и перегруженность учебного материала, при котором овладение этим материалом становится непосильным для обучаемого.

3. Требование проблемности обучения обусловлено самой сущностью и характером учебно-познавательной деятельности. Когда учащийся сталкивается с учебной проблемной ситуацией, требующей разрешения, его мыслительная активность возрастает. Уровень этой активности может быть значительно выше при работе с электронными изданиями, чем при использовании традиционных учебников и пособий.

4. Требования наглядности обучения означает необходимость учета чувственного восприятия изучаемых объектов, их макетов или моделей и их личное наблюдение учащимся. Требования наглядности в электронных изданиях реализуется на принципиально новом, более высоком уровне. Распространение систем виртуальной реальности позволит в ближайшем будущем говорить не только о наглядности, но и о полисенсорности обучения.

5. Требования самостоятельности и активизации обучаемого предполагает самостоятельных действий учащихся при работе с учебником, четкое понимание конечных целей и задач учебной деятельности. Поэтому в электронных изданиях должна прослеживаться четкая модель деятельности учащихся. Мотивы его деятельности должны быть адекватны содержанию учебного материала. Для повышения активности обучения необходимо вводить в электронное издание разнообразные вопросы, предоставлять обучаемому возможность выбора пути усвоения материала, возможность управлять ходом событий.

6. Требования системности предполагает последовательность усвоения учащимся определенной системы знаний в изучаемой предметной области. Необходимо, чтобы знания, умения и навыки формировались в определенной системе, в строго логическом порядке и находили применение в жизни. Для этого необходимо:

— предъявлять учебный материал в систематизированном и структурированном виде;

— учитывать как ретроспективы, так и перспективы формируемых знаний, умений и навыков при организации каждой порции учебной информации;

— учитывать межпредметные связи изучаемого материала;

— тщательно продумывать последовательность подачи учебного материала и его воздействия при усвоении, аргументировать каждый шаг по отношению к обучающемуся;

— строить процесс получения знаний в последовательности, определяемой логикой обучения;

— обеспечивать связь информации в электронных изданиях с практикой путем увязывания содержания и методики обучения с личным опытом обучающегося, подбором примеров, создания содержательных игровых моментов, предъявления заданий практического характера, экспериментов, моделей реальных процессов и явлений.

Технология создания электронного учебника включает следующие этапы.

1. Определение целей и задач разработки.

2. Разработка структуры электронного учебника.

3. Разработка содержания по разделам и темам учебника.

4. Подготовка материала электронного учебника.

5. Программирование (непосредственно создание электронного учебника).

6. Апробация.

7. Корректировка содержания ЭУ по результатам апробации.

8. Подготовка методического пособия для пользователя.

Отправной точкой в создании электронного учебника является дидактические цели и задачи, для достижения и решения которых используется информационные технологии.

Так, целью создания электронного учебника «Характеристики и классификация вычислительной техники» является повышение эффективности обучения основам вычислительной техники.

Разработка структуры электронного учебника Структура в общепринятом понимании (от лат. struktura — строение, расположение, порядок) — совокупность устойчивых связей объекта, обеспечивающих его целостность.

Исходя из этого определения при разработке электронного учебника первоначально определяется его структура, порядок учебного материала, делается выбор основного опорного пункта будущего учебника Каждый раздел электронного учебника состоит:

· материала, обязательного для изучения по выбранному курсу;

· дополнительного познавательного материала по выбранным разделам;

· мультимедийных материалов по теме раздела;

· тестового материала для закрепления и контроля усвоения знаний;

Все разделы курса и их компоненты взаимосвязаны, находятся в общей программной оболочке. Каждый компонент в указанных разделах электронного учебника доступен для пользователя из любой другого компонента.

Структура электронных учебников определяется тем фактом, что, в основном, электронные пособия используются для организации самостоятельной работы обучаемых и должны четко определять, какие именно разделы и в какой последовательности должны быть изучены и взаимосвязаны между собой. Должны быть учтены последовательности изучаемого материала: теоретическая часть, практическая, контрольные задания, демонстрации и материалы для дополнительного образования.

Любое электронное учебное пособие должно включать в себя следующие обязательные компоненты:

— средства изучения теоретических основ дисциплины;

— средства поддержки практических занятий;

— средства контроля знаний;

— средства взаимодействия между учителем и учащимися;

— методические рекомендации по изучению дисциплины;

— средства управления процессом изучения дисциплины.

При этом электронное учебное пособие должно отвечать следующим требованиям:

— четкая структуризация предметного материала;

— наличие рекомендаций по изучению дисциплины;

— компактность представленного информационного материала;

— графическое оформление и наличие иллюстративного материала;

— включение промежуточного и текущего контроля знаний.

Электронные издания рассчитаны, прежде всего, на заочную форму обучения. Поэтому оно, кроме основного текста, содержит справочный материал, необходимый для самостоятельной работы. Для такого издания важно наличие гиперссылок, включающие в себя дополнительный текст, указатели, списки определений, мультимедиа.

Схема структуры выглядит следующим образом:

· Автор

· Заглавие книги

· Аннотация

· Поисковые атрибуты в сети Интернет

· Предисловие

· Введение

· Основной текст

· Заключение

· Справочный аппарат

· Основа издания

· Основные понятия

· Вопросы

· Тесты

· Дидактический аппарат (Гиперссылки)

· Приложения

· Примечания

· Комментарии

· Дополнительный текст (Гиперссылки)

· Глоссарий

· Указатели

· Библиографический список

· Справочный аппарат (Гиперссылки)

· Оглавление

· Поисковый аппарат издания (Гиперссылки) Также, в электронное издание могут входить следующие элементы:

· Атрибуты поиска в сети Интернет.

· Знак авторского права.

· Основа издания.

· Дополнительный текст.

· Справочный аппарат

· Дидактический аппарат.

· Поисковый аппарат издания.

· Иллюстрации.

· Анимация.

· Звук

· Видео.

Разработка содержания по разделам и темам ЭУ Понятие о содержании электронного учебника является частью понятия содержания образования, под которым понимается система знаний, умений, навыков, овладение которыми обеспечивает развитие умственных способностей школьника.

При разработке содержания учебный материал должен быть распределен:

· по степени сложности восприятия,

· по степени сложности подачи;

Подготовка материала ЭУ Материал электронного учебника — это распределение содержания учебного курса и его процессуальной части в рамках программных структур разного уровня и назначения.

Демонстрационная часть включает в себя все то, что необходимо представить на экране монитора для раскрытия содержательной части.

Программные структуры разного уровня — это компоненты мультимедийных технологий: гипертекст и т. п. Использование этих средств носит целенаправленный характер: для активизации зрительной и эмоциональной памяти, для развития познавательного интереса, повышения мотивации учения.

Программирование (непосредственно создание электронного учебника) Любая разработка программного обеспечения включает в себя задачу проектирования деятельности будущего пользователя создаваемой системы. В зависимости от целей разработки, задач выбирается вид электронного носителя для учебника и язык программирования, который должен учитывать вид носителя.

Апробация После создания электронного учебника необходимо апробировать его на экспериментальных группах обучаемых, анализируя степень усвоения материала, дополнительно рекомендуется провести экспертную оценку преподавателями-предметниками данного учебного курса.

Корректировка по результатам апробации По результатам апробации проводится корректировка программ электронного учебника.

Подготовка методического пособия для пользователя Методическое пособие для преподавателя должно содержать следующие материалы:

· рабочую и/или учебную программу курса

· содержание программных модулей;

· рекомендации по применении электронного учебника при преподавании определённых тем и разделов;

· инструкцию для работы с ЭУ; необходимую конфигурацию компьютера для инсталляции ЭУ.

3. Средства создания электронных учебников

Отправной точкой в создании электронного учебника является дидактические цели и задачи, для достижения и решения которых используется информационные технологии. Электронный учебник существенно отличается технологически от бумажного и должен поддерживаться электронными технологиями, к которым относятся: анимация, многоуровневые и многовариантные задания, гипертекст и т. д., то есть средства обеспечивающие адаптивность содержательной части электронных учебников для различных кругов пользователей.

Средства создания электронных учебников можно разделить на группы, например, используя комплексный критерий, включающий такие показатели, как назначение и выполняемые функции, требования к техническому обеспечению, особенности применения. В соответствии с указанным критерием возможна следующая классификация:

· традиционные алгоритмические языки;

· инструментальные средства общего назначения;

· средства мультимедиа;

· гипертекстовые и гипермедиа средства;

Рассмотрим их подробнее. Традиционные алгоритмические языки Характерные черты электронных учебников, созданных средствами прямого программирования:

· разнообразие стилей реализации (цветовая палитра, интерфейс, структура ЭУ, способ подачи материала и т. д.);

· сложность модификации и сопровождения;

· большие затраты времени и трудоемкость;

· отсутствие аппаратных ограничений, т. е. возможность создания ЭУ, ориентированного на имеющуюся в наличие техническую базу.

Инструментальные средства общего назначения Инструментальные средства общего назначения предназначены для создания электронных учебников пользователями не являющимися квалифицированными программистами. Инструментальные средства общего назначения, применяемые при проектировании электронных учебников, как правило, обеспечивают следующие возможности:

· формирование структуры электронных учебников;

· ввод, редактирование и форматирования текста (текстовый редактор);

· подготовка статической иллюстративной части (графический редактор);

· подготовка динамической иллюстративной части (звуковых и анимационных фрагментов);

· подключение исполняемых модулей, реализованных с применением других средств разработки и др.

К достоинствам инструментальных средств общего назначения следует отнести:

· возможность создания ЭУ лицами, которые не являются квалифицированными программистами;

· существенное сокращение трудоемкости и сроков разработки ЭУ;

· невысокие требования к компьютерам и программному обеспечению.

Вместе с тем инструментальные средства общего назначения имеют ряд недостатков, таких как:

· не совсем дружественный интерфейс;

· меньшие, по сравнению с мультимедиа и гипермедиа системами, возможности;

· отсутствие возможности создания программ дистанционного обучения.

Средства мультимедиа Еще до появления новой информационной технологии эксперты, проведя множество экспериментов, выявили зависимость между методом усвоения материала и способностью восстановить полученные знания некоторое время спустя. Если материал был звуковым, то человек запоминал около ¼ его объема. Если информация была представлена визуально — около 1/3. При комбинировании воздействия (зрительного и слухового) запоминание повышалось до половины, а если человек вовлекался в активные действия в процессе изучения, то усвояемость материала повышалось до 75%.

Итак, мультимедиа означает объединение нескольких способов подачи информации — текст, неподвижные изображения (рисунки и фотографии), движущиеся изображения (мультипликация и видео) и звук (цифровой и MIDI) — в интерактивный продукт.

Аудиоинформация включает в себя речь, музыку, звуковые эффекты. Наиболее важным вопросом при этом является информационный объем носителя. По сравнению с аудио видеоинформация представляется значительно большим количеством используемых элементов. Прежде всего, сюда входят элементы статического видеоряда, которые можно разделить на две группы: графика (рисованные изображения) и фото. К первой группе относятся различные рисунки, интерьеры, поверхности, символы в графическом режиме. Ко второй — фотографии и сканированные изображения.

Динамический видеоряд практически всегда состоит из последовательностей статических элементов (кадров). Здесь выделяются три типовых элемента: обычное видео (около 24 фото в секунду), квазивидео (6−12 фото в секунду), анимация. Использование видеоряда в составе мультисреды предполагает решение значительно большего числа проблем, чем использование аудио. Среди них наиболее важными являются: разрешающая способность экрана и количество цветов, а также объем информации.

Характерным отличием мультимедиа продуктов от других видов информационных ресурсов является заметно больший информационный объем, поэтому в настоящее время основным носителем этих продуктов является оптический диск CD-ROM стандартной емкостью 650 Мбайт. Для профессиональных применений существует ряд других устройств (CD-Worm, CD-Rewritaeble, DVD и др.), однако они имеют очень высокую стоимость.

Гипертекстовые и гипермедиа средства Гипертекст — это способ нелинейной подачи текстового материала, при котором в тексте имеются каким-либо образом выделенные слова, имеющие привязку к определенным текстовым фрагментам. Таким образом, пользователь не просто листает по порядку страницы текста, он может отклониться от линейного описания по какой-либо ссылке, т. е. сам управляет процессом выдачи информации. В гипермедиа системе в качестве фрагментов могут использоваться изображения, а информация может содержать текст, графику, видеофрагменты, звук.

Использование гипертекстовой технологии удовлетворяет таким предъявляемым к учебникам требованиям, как структурированность, удобство в обращении. При необходимости такой учебник можно «выложить» на любом сервере и его можно легко корректировать. Но, как правило, им свойственны неудачный дизайн, компоновка, структура и т. д.

В настоящее время существует множество различных гипертекстовых форматов (HTML, DHTML, PHP и др.).

Критерии выбора средств При выборе средств необходима оценка наличия:

· аппаратных средств определенной конфигурации;

· сертифицированных программных систем;

· специалистов требуемого уровня.

Кроме того, необходимо учитывать назначение разрабатываемого ЭУ, необходимость модификации дополнения новыми данными, ограничение на объем памяти и др.

Благодаря бурно развивающейся технологии средства мультимедиа и гипермедиа становятся достаточно дешевыми, чтобы устанавливать их на большинство персональных компьютерах. Кроме того, мощность и быстродействие аппаратных средств позволяют использовать вышеупомянутые средства.

Структурная организация электронного учебника На рынке компьютерных продуктов с каждым годом возрастает число обучающих программ, электронных учебников и т. п. Одновременно не утихают споры о том, каким должен быть «электронный учебник», какие функции «вменяются ему в обязанность». Традиционное построение ЭУ: предъявление учебного материала, практика, тестирование.

В настоящее время к учебникам предъявляются следующие требования:

1. Информация по выбранному курсу должна быть хорошо структурирована и представлять собою законченные фрагменты курса с ограниченным числом новых понятий.

2. Каждый фрагмент, наряду с текстом, должен представлять информацию в аудиоили видео («живые лекции»). Обязательным элементом интерфейса для живых лекций будет линейка прокрутки, позволяющая повторить лекцию с любого места.

3. Текстовая информация может дублировать некоторую часть живых лекций.

4. На иллюстрациях, представляющих сложные модели или устройства, должна быть мгновенная подсказка, появляющаяся или исчезающая синхронно с движением курсора по отдельным элементам иллюстрации (карты, плана, схемы, чертежа сборки изделия, пульта управления объектом и т. д.).

5. Текстовая часть должна сопровождаться многочисленными перекрестными ссылками, позволяющими сократить время поиска необходимой информации, а также мощным поисковым центром. Перспективным элементом может быть подключение специализированного толкового словаря по данной предметной области.

6. Видеоинформация или анимации должны сопровождать разделы, которые трудно понять в обычном изложении. В этом случае затраты времени для пользователей в пять-десять раз меньше по сравнению с традиционным учебником. Некоторые явления вообще невозможно описать человеку, никогда их не видавшему (водопад, огонь и т. д.). Видеоклипы позволяют изменять масштаб времени и демонстрировать явления в ускоренной, замедленной или выборочной съемке.

7. Наличие аудиоинформации, которая во многих случаях является основной и порой незаменимой содержательной частью учебника.

Режимы работы электронного учебника Можно выделить 3 основных режима работы ЭУ: