Размещено на http://www.allbest.ru/

2

Дипломная работа

Разработка демонстрационного материала с использованием мультимедиа технологий в образовательном процессе школы

Аннотация

В данной выпускной квалификационной работе (ВКР) рассматриваются теоретические и практические вопросы разработки демонстрационного материала по теме «Кинематика точки». Структура данной ВКР выглядит следующим образом. Первый раздел отражает теоретические основы создания и использования демонстрационных материалов. Во втором разделе рассмотрена практическая реализация демонстрационного материала, разработана методика использования демонстрационного материала на уроках. Работа выполнена печатным способом на 51 страницах с использованием 31 источников, содержит 6 рисунков и 5 приложений.

The summary

In the given final qualifying work (FQW) theoretical and practical questions of working out of a demonstration material on a theme «point Kinematics» are considered. The structure given FQW looks as follows. The first section reflects theoretical bases of creation and use of demonstration materials. In the second section practical realization of a demonstration material is considered, the technique of use of a demonstration material at lessons is developed. Work is executed in the printing way on 51 page with use 31 sources, contains 6 drawings and 5 appendices.

анимационная иллюстрация наглядность демонстрационный материал

Содержание

Введение

1 Теоретические аспекты создания и использования демонстрационных материалов

1.1 Наглядность - один из важнейших дидактических принципов обучения

1.1.1 Принципы, признаки и функции наглядности

1.1.2 Наглядности и новые информационные технологии обучения

1.1.3 Количество иллюстративных объектов

1.1.4 Классификация наглядных средств обучения и их дидактические свойства

1.1.5 Оформление анимационных иллюстраций в виде эскиза, алгоритма или сценария

1.2 Дизайн-эргономические требования разработки демонстрационных материалов

Выводы по первой главе

2 Практическая реализация демонстрационного материала по теме «Кинематика точки»

2.1 Выбор инструментальных средств и программного обеспечения для создания демонстрационного материала

2.2 Adobe Flash

2.3 Программная разработка демонстрационного материала по теме «Кинематика точки»

2.3.1 Создание главного окна

2.3.2 Создание меню «Темы»

2.3.3 Создание флеш-ролика «Понятие материальной точки и тела отсчета»

2.3.4 Создание флеш-ролика «Понятие перемещения»

2.3.5 Создание флеш-ролика «Мгновенная скорость»

2.4 Разработка методики использования демонстрационного материала на уроках физики

2.5 Разработка модели урока с использованием демонстрационного материала

Выводы по второй главе

Заключение

Список использованных источников

Приложение А

Приложение Б

Приложение В

Приложение Г

Приложение Д

Введение

Компьютерные технологии проникли практически во все области человеческой деятельности. Одним из наиболее перспективных направлений применения компьютерных технологий является внедрение компьютерных технологий в учебный процесс. Современный уровень развития технического и программного обеспечения предоставляет широкие возможности в использовании компьютеров в сфере образования. Трудно переоценить возможности компьютерных технологий в обучении. Информационные технологии в образовании приобретают все более существенное значение. Современный учебный процесс сложно представить без использования компьютерных учебников, задачников, тренажеров, лабораторных практикумов, справочников, энциклопедий, тестирующих и контролирующих систем и других компьютерных средств обучения. Обучение с использованием компьютерных технологий постепенно становится новым образовательным стандартом, который внедряется во все структуры, проводящие обучение школьников, подготовку и переподготовку специалистов (начиная от профессионально-технического и высшего образования и заканчивая ускоренными курсами по различным специальностям). В этой связи актуальной является разработка адекватных современным идеям развития образования новых средств обучения, в частности, электронных учебных пособий, демонстрационных материалов.

Объектом исследования являются компьютерные средства обучения (КСО) в образовательном процессе школы.

Предмет исследования демонстрационный материал с использованием элементов мультимедиа технологий в образовательном процессе на уроках физики.

Целью работы разработать комплекс демонстрационных материалов с использованием мультимедиа технологий в образовательном процессе школы.

Задачи работы:

1) провести анализ дидактического материала для создания демонстрационного материала, используемого в образовательном процессе школы;

2) провести анализ научно-методической литературы на предмет выявления основных требований, предъявляемых к разработке демонстрационных материалов;

3) разработать комплекс демонстрационных материалов с использованием мультимедиа технологий;

4) разработать методику использования созданного демонстрационного материала на уроках физики.

1 Теоретические аспекты создания и использования демонстрационных материалов

1.1 Наглядность - один из важнейших дидактических принципов обучения

«Что такое наглядное обучение? Да это такое ученье, которое строится не на отвлеченных представлениях и словах, а на конкретных образах...Педагог, желающий что-нибудь прочно запечатлеть в юношеской памяти, должен позаботиться о том, чтобы как можно больше органов чувств - ухо, глаз, голос, чувство мускульных движений и даже, если возможно, обоняние и вкус, приняли участие в акте запоминания»
(К.Д. Ушинский) [2, с. 100].

1.1.1 Принципы, признаки и функции наглядности

Наглядные средства обучения или иллюстративные материалы - это рисунки, схемы, диаграммы, фотографии, мультимедиа и другие графические изображения, поясняющие текст.

Принцип наглядности обучения в современной дидактике - это ориентация на использование в процессе обучения разнообразных средств наглядного представления соответствующей учебной информации.

В современной дидактике утверждается, что принцип наглядности - это систематическая опора не только на конкретные визуальные предметы (люди, животные, предметы и тому подобные) и их изображения, но и на их модели.

А что же такое модель? В чем ее принципиальное отличие от традиционной наглядности? Модель - условный образ какого-либо объекта или системы объектов. Натуральные предметы и их изображения дают, прежде всего, представление о внешнем облике изучаемого объекта в целом. Модели воспроизводят лишь отдельные, наиболее существенные стороны явления или процесса, причем эти стороны должны быть отражены адекватно, то есть быть изоморфны изучаемому явлению.

Чтобы сделать средства обучения наглядными, необходимо выделить основные свойства изучаемого явления (то есть превратить его в модель), адекватно отразить эти свойства (то есть сделать модель изоморфной изучаемому явлению).

Таким образом, изоморфизм и простота являются отличительными признаками наглядности [2].

Роль учебных моделей (как вид иллюстраций) в формировании теоретических понятий убедительно раскрыта В.В. Давыдовым. Он характеризует учебные модели как своеобразный сплав наглядности и понятия, конкретного и абстрактного и предлагает рассматривать моделирование как дидактический принцип, дополняющий наглядность. Соотношение этих принципов В.В. Давыдов определяет следующим образом: «…там, где содержанием обучения выступают внешние свойства вещей, принцип изобразительной наглядности себя оправдывает. Но там, где содержанием обучения становятся связи и отношения предметов, - там наглядность далеко не достаточна. Здесь вступает в силу принцип моделирования» [23].

На наш взгляд, более правомерно говорить о моделировании как составной части принципа наглядности, то есть о расширении содержания принципа наглядности. Это, в свою очередь, означает расширение арсенала средств наглядности (использование не только конкретно-образного материала, но и моделей) и расширение сферы их применения (формирование не только представлений, но и понятий, не только знаний, но и умений и навыков).

Благодаря современным компьютерным технологиям можно не только во всех подробностях реализовать статические модели иллюстрации, но представить эти модели в динамике, то есть в движении [22]. Все это позволяет говорить о том, что средства наглядности обретают новую функцию - управления познавательной деятельностью учащихся. С их помощью можно подводить учащихся к необходимым обобщениям, учить применять полученные знания.

Итак, одним из требований эффективной методики использования иллюстративных средств обучения является реализация их дидактических и воспитательных возможностей.

Использование форм наглядности, которые не только дополняют словесную информацию, но и сами выступают носителями информации, способствует повышению степени мыслительной активности учащихся.

1.1.2 Наглядности и новые информационные технологии обучения

Несмотря на всеобщее признание высокой значимости принципа наглядности обучения, в науке практически отсутствуют теоретические основы создания сценариев педагогически эффективных наглядно-образных представлений для электронных учебников. Уникальные возможности человеческого зрения по переработке и распознаванию изображений еще недостаточно используются как в обычных, так и компьютерных учебниках.

Изобразительные (рисунки, фотопортреты, фоторепродукции картин, живописи, архитектуры и другие фотоизображения окружающего мира) и условно-графические (таблицы, схемы, блок-схемы, чертежи графики, диаграммы, карты и картосхемы и так далее.) средства наглядности, а также современные мультимедиа приложения (аудио- и видеофрагменты, анимация) являются одними из эффективных дидактических средств как для печатных, так и для электронных учебников, которые, как было сказано выше, играют существенную роль в интеллектуальной познавательной деятельности учащихся.

От наглядности, как и от доступности, смысловой полноты и других полезных свойств теоретического материала зависит скорость восприятия учебной информации, ее понимание, усвоение и закрепление полученных знаний.

Широкое использование того или иного вида иллюстраций в трудных для понимания фрагментах текста, требующих наглядного разъяснения, иллюстрирования понятий и определений, явлений и процессов, а также оптимального использования иллюстраций для «оживления» всего материала (как печатного, так электронного) позволяют улучшить восприятие, понимание и усвоение, оптимизировать время обучения, повысить эффективность учебно-познавательной деятельности в целом. Вышеперечисленные задачи в части реализации принципа наглядности с успехом решаются в настоящее время с помощью новых информационных технологий [1]. Какое же новое качество приобретает принцип наглядности обучения при использовании информационных технологий, в частности для разрабатывающихся электронных учебных изданий? Ответ на вопрос можно свести к следующим положениям:

1) с одной стороны, средства современных информационных технологий существенно повышают качество самой визуальной информации, она становится ярче, красочнее, динамичнее. Огромными возможностями обладают в этом плане технологии мультимедиа;

2) способы формирования визуальной информации, становится возможным создание «наглядной абстракции», то есть разнообразных моделей (в том числе условно-графическая интерпретация) явлений, процессов.

Если первое преимущество, касающееся реализации принципа наглядности обучения, а именно - высокое качество компьютерной визуализации, как бы лежит на поверхности и всеми признано, то второе преимущество, заключающееся в возможности наглядно-образного представления абстрактных, сущностных, наиболее значимых сторон и свойств изучаемых явлений, закономерностей, систем, устройств, пока еще не в должной мере осознано. Но именно в нем скрывается большой резерв повышения эффективности процесса обучения [8].

1.1.3 Количество иллюстративных объектов

По какому принципу осуществлять отбор перечня видов и количества иллюстративного материала? Ответ на поставленный вопрос содержится в следующих критериях, позволяющих отчасти определить целесообразность использования того или иного вида иллюстраций. В частности, как показывает опыт, иллюстративный материал нужно использовать в следующих случаях:

1) в местах, трудных для понимания учебного материала, требующих дополнительного наглядного разъяснения;

2) для обобщений и систематизации тематических смысловых блоков (в конце модуля, темы, параграфа);

3) для общего «оживления» учебного материала и повышения мотивации [6].

Принцип - «чем больше иллюстраций, тем лучше» - ложный. Наличие большого количества иллюстраций в тексте, неоправданное количество переходов на тот или иной вид рисунков, предоставление ученику «неограниченной» свободы передвижения (за счет средств компьютерной навигации) по всему полю гипертекста к другим объектам посредством ссылок, может привести к противоположного результату [5].

Так сколько должно быть иллюстраций, например, в одной теме? Ответ однозначен: количество иллюстраций диктуется содержанием учебного материала и психолого-возрастными особенностями контингента обучаемых. Конкретное количество иллюстраций на страницу или тему курса специально не может быть установлено.

Согласно исследованиям педагогической психологии в копилку формирования знаний учебный текст вносит около 25-30 %, иллюстративный материал - до 10-15 %, практические мероприятия и тренинги - до 35 %, правильно выбранная методика обучения и средства - около 25 %, тесты - не более 5 % [4].

1.1.4 Классификация наглядных средств обучения и их дидактические свойства

Чаще всего специалисты классифицируют наглядные средства обучения по содержанию, характеру изображаемого и форме представления, при этом выделяются три группы:

1Изобразительная наглядность:

а) фоторепродукции картин;

б) фоторепродукции памятников архитектуры и скульптуры;

в) фотопортреты;

г) фотоизображения окружающего мира (природы и общества);

д) учебные рисунки - специально созданные художниками или иллюстраторами для учебных текстов;

е) фоторисунки и аппликации;

ж) видеофрагменты (сюжетные видеоролики);

з) видеофильмы (художественные и документальные).

2 Условно-графическая наглядность (логико-структурные схемы или модели):

а) таблицы;

б) схемы;

в) блок-схемы;

г) диаграммы;

д) гистограммы;

е) графики;

ж) макеты;

з) карты;

и) картосхемы;

к) планшеты.

3 Мультимедийная наглядность (на основе как изобразительных, так и условно-графических иллюстраций):

а) все фотоизображения;

б) анимация и 3D моделирование (без звука);

в) анимация и 3D моделирование (с музыкальным или речевым сопровождением);

г) аудиофрагменты (аудиофрагменты текста, аудиолекции, звуковые комментарии к рисункам, речевые фрагменты персоналий и др.);

д) видеофрагменты, или видеоролики;

е) аудиовидеофрагменты (лекций, конференций, видеообращений, политических событий, явлений и др.);

ж) видеофильмы (художественные и документальные).

Кроме представленной выше, существуют и другие классификации, такие как, например, классификация наглядных средств по признаку восприятия учебного материала. Под понятием восприятие информации подразумевается включение в процесс усвоения информации органов чувств: слуховых, зрительных, двигательных и др.

Чем больше органов чувств участвуют в восприятии учебной информации, тем легче она усваивается. Конечно, кроме наличия иллюстративного материала, для активизации процесса осмысления учебного текста важно, чтобы он был доступным, интересным, логически взаимосвязанным, актуализированным. В этих целях лучше использовать яркие и точные формулировки, таблицы, схемы, репродукции картин, рисунки, анимацию, аудио-видеофрагменты.

В соответствии с приложением А, красочно оформленный иллюстрациями учебный теоретический материал с элементами анимации, видеофрагментами и звуковым сопровождением облегчает восприятие изучаемого материала, способствует его пониманию и запоминанию, дает более яркое и емкое представление о предметах, явлениях, ситуациях, стимулирует познавательную активность учащихся.

Принцип доступности обучения связывается с соответствием содержания и методов изложения материала индивидуальным особенностям обучающихся, уровню их подготовки и возрастным особенностям [21]. Он составляет основу применения мультимедийных технологий, назначение которых в образовательном процессе вызвано, прежде всего, необходимостью облегчить восприятие учебной информации.

Исследователи В.М. Вакулюк и Н.Г. Семенова считают, что при использовании мультимедиа технологий доступность обучения реализуется более полноценно и обеспечивается не только понятным изложением сложных элементов учебного материала, но и сопутствующим их разъяснением при условии умелого использования богатого арсенала различных форм представления информации. Это могут быть:

1) мультимедийные курсы лекций, где каждый фрагмент лекции анимирован. В случае непонимания аудиторией какого-либо фрагмента лекции, преподаватель с помощью компьютера всегда может повторить материал;

2) мультимедийные учебные пособия, в которых примеры выполняются в гипертекстовом виде, имеют дружественный интерфейс, анимацию и озвучивание. Озвучивание (объяснение) примера - это дополнительная помощь обучающемуся при самостоятельном изучении сложных разделов дисциплины.

Принцип сознательности и активности. «Обучение эффективно, когда учащийся осознает необходимость своего обучения, ставит или принимает цели занятия, когда участвует в планировании и организации своей деятельности, в ее осознании, самоконтроле и самооценке»
(А.В. Хуторской). С помощью мультимедиа технологий возможно более четкое и наглядное представление целей и задач предстоящей учебной деятельности. Для повышения активности в обучении разрабатываемые демонстрационные материалы должны генерировать разнообразные учебные ситуации, предоставлять обучающемуся возможность выбора собственной траектории обучения и управления ею.

Принцип прочности усвоения знания при использовании демонстрационного материала получает новое звучание. Для прочного усвоения учебного материала наибольшее значение имеют глубокое осмысление этого материала, его рассредоточенное запоминание.
«Это вызывает необходимость неоднократного обращения учащихся к изучению и запоминанию пройденного материала, то есть его повторения. Однако это работа должна быть правильно организована» (И.Ф. Харламов). В частности, повторение должно сопровождаться текущей проверкой, промежуточным контролем знаний учащихся. С помощью демонстрационных материалов становится возможной организация многократного повторения.

Принцип единства образовательных, развивающих и воспитательных функций обучения.

Новые технологии обучения формируют новое мышление, происходит расширение кругозора учащихся, появляется возможность доступа к мировым информационным ресурсам и оперативного их использования, рождается чувство сопричастности к мировым событиям, к мировой культуре. Создаются предпосылки не только для интеллектуального, но и для личностного развития. Кроме того, усиливаются возможности художественно-эстетического воспитания, к примеру, высокопрофессиональным дизайном компьютерной визуализации учебного материала.

Принцип перманентности комплексного восприятия информации - одновременное восприятие информации несколькими органами чувств. «Чем больше органов чувств принимает участие в восприятии какого-либо впечатления, или группы впечатлений, тем прочнее ложатся эти впечатления в нашу механическую, нервную память, вернее сохраняются ею и легче, потом вспоминаются», - отметил К.Д. Ушинский. Известно, что визуальная информация усваивается человеком на 25 %, аудиоинформация - на 12 %, а комплексное аудиовизуальное представление информации поднимает этот функциональный уровень на 65 % [10].

1.1.4.1 Мультимедийные средства наглядности

Динамическая иллюстрация (анимация) - это программная реализация эффекта движения иллюстративного объекта. Анимация
(от англ. аnimated - оживленный) - это технологически более высокая ступень, чем статическое графическое изображение.

Анимация позволяет представить в динамике:

1) процесс «порционной» подачи текстовой информации (эффект «электронного лектора»);

2) процесс имитации движения отдельных элементов иллюстрации;

3) имитацию движения рисунка;

4) имитацию движений исторических сражений;

5) физические и химические процессы;

6) технологические процессы;

7) техническое конструирование;

8) природные явления и так далее.

Сегодня область применения анимации довольно широка
(медицина, реклама, кинематограф и так далее). развитие компьютерной индустрии в целом наряду с компьютеризацией российских школ и вузов, произведенной в последние годы, привело к существенному росту числа юных пользователей персональных компьютеров. В результате система российского образования сегодня находится на новом этапе внедрения компьютерных технологий.

Анимация - один из любимых жанров у детей и подростков. Опросы московских старшеклассников показывают, что среди наиболее популярных телевизионных передач анимационные фильмы занимают где-то десятую позицию из сорока. Компьютерная анимация, расширяя возможности традиционной, позволяет делать все, что угодно фантазии человека, или имитировать то, что существует в природе.

Визуальная компонента образования строится в лучшем случае на чисто иллюстративном материале, предполагающем не аналитическую работу с представленным образом, а лишь запоминание его с целью создания у учащегося более-менее яркой ассоциации со словесным или численным материалом.

А между тем визуальное мышление - это существенная компонента образовательной технологии. Дело в том, что отрыв образования от непосредственного опыта привел к развитию «визуального обучения», в высшей степени полезного для того, чтобы придавать содержание словам, которые предназначены для запоминания и усвоения учащихся.

Мышление, само по себе, никогда не приводит ни к каким знаниям о внешних объектах. Исходным пунктом всех исследований служит чувственное восприятие. Истинность теоретического мышления достигается за счет связи его со всей суммой данных чувственного опыта. Более того, описывая процесс собственного научного мышления, даже Альберт Эйнштейн отмечал, что слова не играют, по-видимому, ни малейшей роли в механизме собственного мышления. Напротив, психическими элементами его мышления являются некие более или менее ясные знаки или образы, которые он мог достаточно произвольно воспроизводить и комбинировать. Эти элементы по признанию Эйнштейна, были обычно визуального или изредка двигательного типа. Слова или другие условные знаки ему приходилось с трудом подыскивать только на второй стадии, когда эта игра ассоциаций дала некоторый результат и может быть при желании воспроизведена в форме текста и условных знаков.

Активизируя визуальное мышление, развивая навык чувственного восприятия, развивая навык перевода визуальных образов в вербальные и их развитие личностных, общеинтеллектуальных и профессиональных способностей учащихся, поскольку развитие таких способностей начинается с впечатления, которое мы получаем в процессе чувственного восприятия (созерцания) всех предметов, поскольку они, затрагивают наши внутренние и внешние чувства. Не только это, но и многие факты подтверждают первичность образного и визуального мышления и приводят к мысли о необходимости разработки методики обучения работе с визуальными образами (их восприятию, вербализации, анализу и так далее.) и подтверждают необходимость внедрения этой технологии в систему образования.

Анимация представляет практически неограниченные возможности по имитации ситуаций и демонстрации движения объектов. В процессе обучения наиболее эффективными являются анимации, где излагаемая информация иллюстрируется условно-графическими изображениями (схемы, блок-схемы, диаграммы, траектории, в том числе и развивающиеся в динамике) и реальными изображениями (например, в виде образов, поверхностей, тел).

Далее рассмотрим некоторые приемы, связанные с созданием фрагментов анимации.

Для реализации зрительной наглядности с помощью динамических таблиц, схем и рисунков используют разные приемы. Остановимся только на тех приемах, которые должен знать автор при создании и оформлении эскиза иллюстрации (а не на компьютерной реализации), касаясь в основном методических аспектов. Существует несколько приемов реализации эффекта анимации.

Прием типа «наложения». Суть этого приема заключается в том, что автор, выбрав статичную иллюстрацию, разбивает ее на составные части, а затем описывает последовательность наложения этих частей друг на друга. Так реализуется эффект динамичного изображения и для рисунков. Заметим, что объект не движется в пространстве, но «живет». Динамические иллюстрации, полученные по такому принципу, уместно использовать для текста, в содержание которого необходимо проиллюстрировать
в компактной и образной форме суть процесса построения какого-то ряда, изложить последовательность происходящего (или происходившего) события, явления, изменение человека и так далее. Этот прием успешно применяется для подачи теоретического материала по частям посредством таблицы (например, постепенно составить таблицу, а не давать ее сразу заполненной, что особенно важно при объяснении сложного теоретического материала). Такие таблицы очень эффективны на этапе обобщения и систематизации учебного материала в конце темы, раздела и курса в целом. Порционную подачу материала можно осуществить и с помощью другого приема - типа «кэширования».

Прием типа «кэширования». Суть этого приема заключается в том, что заполненная текстом таблица сначала закрыта (то есть замаскирована), а затем происходит постепенное ее раскрытие. Создается иллюзия, что какая-то невидимая «черная бумага», передвигаясь по таблице, как бы раскрывает ее элементы по частям (объектами могут быть схемы, блок-схемы или просто «порционные» части текста).

Прием типа «движения в пространстве». Отличие его от приема «наложения» заключается в том, что в этом случае надо описать последовательность шагов (действий), которые «будет совершать» на экране выбранный объект, передвигаясь по заранее заданной траектории (эффект мультипликации). Основу зрительного ряда составляют рисунки, различные фотоизображения, учебные картины и видеокадры. Рисунки и видеоряд обеспечивают особый эффект при сочетании красочности и анимации.

Экран, заполненный графическими иллюстрациями, концентрирует внимание учащихся на изображении.

В анимационном фрагменте или видеоряде кадры взаимосвязаны, расположены в определенной последовательности, относительно самостоятельны и автономны. Кроме того, отдельные кадры лишены подписей, что позволяет комбинировать их, давать в разном сочетании, варьировать методику работы с одним и тем же изображением.

Возможность выборочного использования фрагментов анимации или видеокадров очень удобна для пояснения теоретических положений учебного материала. Предположим, имеется фрагмент анимации, состоящий из трех рисуночных кадров, иллюстрирующих смысловое содержание какого-либо абзаца. В ходе чтения данного абзаца последовательно вызываются на экран три рисуночных кадра. В случае необходимости обучаемый может приостановить на любое время тот или иной анимационный кадр. По ходу изучения теоретического материала обучаемому можно в качестве иллюстрации выдавать из арсенала анимационных кадров или видеоряда проблемные вопросы, сравнительные таблицы, блок-схемы, несколько фотоиллюстраций (для сравнения) и так далее.

Иллюстрации, находящиеся во фрагментах анимации (или в видеоряде), могут сопровождаться лаконичным комментарием, то есть таким комментарием, который направляет внимание только на изображение, или без сопроводительного текста. Комментирующий текст должен присутствовать в анимации или видеосюжете при использовании в качестве иллюстраций, к примеру, фоторепродукций картин.

Таким образом, анимация представляет практически неограниченные возможности по имитации ситуаций и демонстрации движения объектов.

Красочно оформленный иллюстрациями учебный теоретический материал с элементами анимации, видеофрагментами и звуковым сопровождением облегчает восприятие изучаемого материала, способствует его пониманию и запоминанию, дает более яркое и емкое представление о предметах, явлениях, ситуациях, стимулирует познавательную активность студентов. Кроме того, существенно повышает дидактический потенциал анимационных изображений их интерактивность - возможность управления различными элементами изображения.

Видеофрагменты. Видеоматериалы также существенно усиливают дидактический потенциал электронных средств поддержки обучения. Конечно, демонстрация работы натуральных объектов, природных и физических явлений, вступительных слов автора электронного учебника и тому подобные - все это, безусловно, очень полезно. Целесообразно использовать короткие видеофрагменты - одну, максимум две минуты: надо иметь в виду, что в когнитивном плане просмотр учебного видеоролика является пассивным восприятием знаний, а не активной формой учебной деятельности.

Разработку видеофрагментов (ее содержательный аспект) осуществляет автор, а технологическую видеосъемку и оцифровку - технический отдел компьютерной реализации.

Аудиофрагменты и звук. Ими могут быть записи звуков, музыки или голоса. Звук и музыкальное сопровождение являются мультимедийными элементами, активно влияющими на восприятие учебного материала. Звук может присутствовать в виде фраз, произносимых преподавателем, диалога персонажей или звукового ряда видеофрагмента. Музыка обычно используется в качестве фонового звука. Обычно, фоновая музыка должна быть спокойной, мелодичной, с ненавязчивым мотивом. В этом случае у студентов создается благоприятное, спокойное настроение, способствующее повышению восприимчивости к учебному материалу.

Разнообразные звуки повседневной жизни (пение птиц, звонок телефона, хлопанье дверью и тому подобные) и музыку можно найти в музыкальных архивах Интернета, а также на бесплатных CD, поставляемых компьютерными журналами. Музыкальные произведения можно найти на Веб-сайтах в виде оцифрованного клипа [3].

1.1.5 Оформление анимационных иллюстраций в виде эскиза, алгоритма или сценария

Для динамических иллюстраций-моделей разрабатывается сценарий «движения» или алгоритм перемещения по экрану.

Алгоритм - это своего рода предписание, точным образом фиксирующее способ выполнения чего-либо. Требуется строгое определение каждого промежуточного шага к достижению решения.

Алгоритм используют для описания простых анимационных иллюстраций. При описании сложных динамических объектов необходимо прибегнуть к сценарию. Сценарий, в отличие от алгоритма, описывает не только части графической иллюстрации, но и взаимосвязи между его частями, место расположения информации на экране монитора, указывает цвет, звук, размер символов, шрифт и многое другое. Сказанное выше представлено схематически в виде рисунка (рисунок 1).

Рисунок 1 - Что необходимо для создания статических и динамических иллюстраций

В заключение темы еще раз следует подчеркнуть, что в настоящее время нет теоретических основ, которые позволили бы предложить методику создания моделей как для логико-структурных схем, так и для анимации.

1.2 Дизайн-эргономические требования разработки демонстрационных материалов

Дизайн (англ. design - проект, замысел) - это разновидность художественно-проектной деятельности, сочетающей принципы удобства, экономичности и красоты (замысел, план, цель, чертеж, набросок, рисунок, шаблон, эскиз и др.) [21].

Эргономика (от греч. ergon - работа и nomos - закон) - прикладная наука, целью которой является приспособление труда к физиологическим и психическим возможностям человека для обеспечения наиболее эффективной работы, которая не создает угрозы здоровью человека и выполняется при минимальной затрате биологических ресурсов [12].

При работе с электронными материалами следует учитывать несколько моментов:

1) гарнитура, кегль и начертание отдельных символов;

2) размещение текста и свободное пространство на поверхности экрана (в полиграфии говорят об «осветленном» пространстве);

3) виды используемых иллюстраций и графики;

4) читаемость, логическая структура и другие языковые качества электронного текста;

5) особенности реакции пользователя на электронный материал (на то, как материал классифицирован, связь осознания материала пользователем с его представлением и пр.).

Во многих работах отмечено также, что большинству пользователей предпочтительнее работать с более плотными экранными текстами (то есть с малыми размерами кеглей), которые расположены на экране компактно, легче воспринимаются взглядом как нечто единое, цельное. Аналогичные данные получены при исследовании работы пользователей с телетекстом на экране телевизора: большинство (56 %) работающих с ним предпочитают иметь на экране предельно большое количество информации, что может быть достигнуто как за счет уменьшения кегля, так и более компактного размещения блоков текста на экране.

Размещение блоков информации на поверхности экрана и их взаимодействие с осветленным пространством экрана относится уже ко второй позиции. Именно количество и размещение осветленного пространства на экране играет самую важную роль как в нахождении нужного фрагмента материала из общего их экранного множества, так и в восприятии информационного содержания фрагментов текста. Здесь важно не только расстояние между отдельными разделами текста, но и размещение заголовков и соотношение кеглей и начертаний заголовков и фрагментов рядового текста. Упомянутые выше элементы играют важную роль не только в осознании и понимании содержания материала пользователем, но и в его последующем кодировании и переводе в долговременную память для последующего длительного хранения и дальнейшего использования (запоминания) [13].

Важнейшим положительным фактором является использование при отображении признака цветности. В печатном материале применение цвета существенно увеличивает информационную избыточность материала, и, что еще важнее, резко увеличивает затраты на подготовку печатного материала. Поэтому в печатном материале цвет используется осторожно и только в случае крайней необходимости. В то же время при работе с электронным материалом ничто не препятствует широкому использованию признака цветности, так как в компьютере, в большинстве случаев, используется цветной монитор. Цветом могут выделяться следующие фрагменты:

1) текстовые заголовки;

2) блоки определенного текста;

3) графика и иллюстрации;

4) осветленные пространства, которые обычно выделяются светлыми тонами (например, желтым, светло-зеленым, бледно-розовым и пр.);

5) цветом может выделятся и фактура (подложка, то есть нечто, подобное тонированию бумаги) трех первых позиций;

6) цветом же рекомендуется выделять все гипертекстовые ссылки.

Цвет - притягательный фактор, он играет важную роль в распознавании информационных фрагментов, не говоря уж о его субъективной привлекательности для большинства пользователей компьютеров. Однако следует тщательно подбирать цветовые оттенки, в частности, стремясь к гармоничному их сочетанию, не вызывающему негативных эмоций у читателя [29].

Виды используемой графики и иллюстраций - еще один из аспектов оформления пользовательского интерфейса поверхности экрана. Иллюстрации и графика сложны для разработки, но являются, в большинстве случаев, предпочтительными для пользователей, так как графическая форма представления материала характеризуется многократно большим информационным объемом и скоростью восприятия информации. Здесь также нет соответствия между печатным и электронным материалами. Если читатель печатного текста в большинстве случаев не ждет графику (или ожидает ее достаточно редко), то компьютерный пользователь автоматически предполагает высокий процент графики и иллюстраций.

Последний фактор состоит в субъективной реакции пользователя на оформление демонстрационного материала (ДМ). Если пользователю неприятен стиль оформления, то его производительность при работе с ДМ конечно снизится. Большинство специалистов считают, что познавательная ценность ДМ измеряется тремя характеристиками:

1) первоначальная реакция пользователя на оформление ДМ;

2) привлекательность оформления ДМ;

3) ясность ДМ.

Из этих характеристик привлекательность наиболее субъективна, поэтому привлекательность текста для пользователя может быть достигнута предоставлением ему возможности (в определенных пределах) самостоятельно установить формат представления материала на экране, а может быть, даже управлять системой в целом, включая расположения фрагментов текста, иллюстраций и осветленного пространства, то есть полностью конфигурировать экранный интерфейс [17, 24].

Требования к визуализации. При разработке формата кадра на экране и его построении рекомендуется учитывать смысловые отношения между объектами, которые определяют организацию зрительного поля. Компоновать объекты рекомендуется:

1) близко друг от друга, так как чем ближе в зрительном поле объекты друг к другу (при прочих равных условиях), тем с большей вероятностью они организуются в единые, целостные образы;

2) по сходству процессов, так как чем больше сходство и целостность образов, тем с большей вероятностью они организуются;

3) с учетом свойств продолжения закономерной последовательности, так как, чем больше элементы в зрительном поле оказываются в местах, соответствующих продолжению закономерной последовательности (функционируют как части знакомых контуров), тем с большей вероятностью они организуются в целостные единые образы;

4) таким образом, чтобы они образовывали замкнутые цепи, так как чем больше элементы зрительного поля образуют замкнутые цепи, тем с большей готовностью они будут организовываться в отдельные образы;

5) с учетом особенности выделения предмета и фона при выборе формы объектов, размеров букв и цифр, насыщенности цвета, расположения текста и тому подобные;

6) не перегружая визуальную информацию деталями, яркими и контрастными цветами;

7) выделяя учебный материал, предназначенный для запоминания цветом, подчеркиванием, размером шрифта и тому подобные

В создании ДМ существенную роль играет учет рекомендаций по формированию цветовых характеристик зрительной информации, визуализируемой на экране компьютера во время функционирования ДМ. Визуальная среда на экране монитора является искусственной, по многим параметрам отличающейся от естественной. Естественным для человека является восприятие в отраженном свете, а на экране монитора информация передается с помощью излучающего света. Поэтому цветовые характеристики зрительной информации наряду с характеристиками яркости и контраста изображения оказывают существенное влияние на характер визуальной среды на экране монитора.

При разработке ДМ необходимо учитывать, что объекты, изображенные разными цветами и на разном фоне, по-разному воспринимаются человеком. Если яркость цвета объектов и яркость фона значительно отличаются, то при поверхностном рассмотрении изображения, то некоторые объекты как бы выпадают из поля зрения. При более внимательном рассмотрении изображения восприятие этих объектов требует дополнительных зрительных усилий.

Важную роль в организации зрительной информации играет контраст предметов по отношению к фону. Существует две разновидности контраста: прямой и обратный. При прямом контрасте предметы и их изображения темнее, а при обратном - светлее фона. В ДМ обычно используются оба вида, как порознь в разных кадрах, так и вместе в рамках одной картинки. В большинстве ДМ доминирует обратный контраст.

Предпочтительной является работа ДМ в прямом контрасте. В этих условиях увеличение яркости ведет к улучшению видимости, а при обратном - к ухудшению, но цифры, буквы и знаки, предъявляемые в обратном контрасте, опознаются точнее и быстрее, чем в прямом даже при меньших размерах. Чем больше относительные размеры частей изображения и выше его яркость, тем меньший должен быть контраст, тем лучше видимость. Комфортность восприятия информации с экрана монитора достигается при равномерном распределении яркости в поле зрения.

Соотношение цветов в цветовой палитре ДМ может формировать определенный психологический настрой работы с программным средством. Преобладание темных цветов может привести к развитию угнетенного состояния, пассивности. Преобладание ярких цветов, наоборот, к перевозбуждению, причем общее перевозбуждение организма здесь часто граничит с быстрым развитием утомления зрительного анализатора.

Значения цветов должны быть постоянны и соответствовать устойчивым зрительным ассоциациям, соответствовать реальным предметам и объектам. Кроме того, значения цветов рекомендуется выбирать в соответствии с психологической реакцией человека (например, красный цвет - прерывание, экстренная информация, опасность, желтый - внимание и слежение, зеленый - разрешающий и так далее.). Для смыслового противопоставления объектов (данных) рекомендуется использование контрастных цветов (красный - зеленый, синий - желтый, белый - черный).

При создании ДМ не рекомендуется злоупотребление контрастными цветами, поскольку это часто приводит к появлению послеобразов и цветовых гомогенных полей. Цветовой контраст изображения и фона должен находиться на оптимальном уровне, яркостный контраст изображения по отношению к фону должен быть выше не менее чем на
60 %. Необходимо учитывать, что красный цвет обеспечивает благоприятные условия восприятия только при высокой яркости изображения, зеленый в среднем диапазоне яркости, желтый - в широком диапазоне уровней яркости изображения, синий - при малой яркости [20].

Для оптимизации изучения информации на экране компьютера разработчикам ДМ рекомендуется использование логических ударений. Логическими ударениями принято называть психолого-аппаратные приемы, направленные на привлечение внимания пользователя к определенному объекту. Психологическое действие логических ударений связано с уменьшением времени зрительного поиска и фиксации оси зрения по центру главного объекта.

Наиболее часто используемыми приемами для создания логических ударений являются: изображение главного объекта более ярким цветом, изменение размера, яркости, расположения или выделение проблесковым свечением. Количественной оценкой логического ударения является его интенсивность. Интенсивность зависит от соотношения цвета и яркости объекта по отношению к фону, от изменения относительных размеров объекта по отношению к размерам предметов фона изображения. Наилучшим является выделение либо более ярким, либо более контрастным цветом, хуже - выделение проблесковым свечением, изменением размера или яркости.

В случае использования режима мигания объекта рекомендуется фиксировать частоту мигания в пределах 3-8 Гц.

Для привлечения внимания к объекту возможно использование нескольких логических ударений одновременно. Тогда интенсивность логического ударения объекта будет равна сумме этих логических ударений. Например, объект может быть выделен одновременно уменьшением яркости фона, включением режима его мигания или проблескового свечения и звуковыми сигналами.

Одновременное выделение в ДМ нескольких объектов логическими ударениями с близкой интенсивностью приводит к рассеиванию внимания и, как следствие, к быстрому развитию утомления учащихся.

На комфортность восприятия зрительной информации существенное влияние оказывает степень засоренности поля главного объекта. Рекомендуется размещать в поле главного объекта не более 4-6 второстепенных объектов. Увеличение числа второстепенных объектов может привести к рассеиванию внимания и, как следствие, к выпадению главного объекта из области внимания, либо к слиянию второстепенных объектов с фоном.

Формы объектов и элементов фона изображения должны соответствовать устойчивым зрительным ассоциациям, должны быть похожи на формы реальных предметов, объектов. Несоответствие этому требованию может привести к ненужным вопросам и, как следствие, к потере учебного времени. Особое внимание разработчиков ДМ должно быть уделено обоснованности и систематизации подхода к использованию иллюстраций [15, 16].

Выводы по первой главе

Таким образом, проанализировав научно-методическую литературу по теме исследования, мы пришли к следующим выводам.

На современном этапе анимационные технологии занимают важное место в образовании. Анимация представляет практически неограниченные возможности в процессе обучения, является одними из эффективных дидактических средств для электронных учебников, играет существенную роль в интеллектуальной познавательной деятельности учащихся.

В процессе обучения наиболее эффективными являются анимации, где излагаемая информация иллюстрируется условно-графическими изображениями (схемы, блок-схемы, диаграммы, в том числе и развивающиеся в динамике), с использованием «наглядной абстракции» и реальными изображениями (например, в виде образов, поверхностей).

2. Практическая реализация демонстрационного материала по теме «Кинематика точки»

2.1 Выбор инструментальных средств и программного обеспечения для создания демонстрационного материала

Специальные требования к анимационным пакетам изменяются по мере их совершенствования, однако, на сегодняшний день можно выделить ряд образовательных компонентов, необходимых для этого вида программного обеспечения:

1) разнообразие форматов записи файлов или развитый конвертор, позволяющий в рамках программного комплекса переводить изображения в другой формат, а также возможность видеоввода и обработки сканированных изображений необходимых для программ компьютерной графики и анимации. Разнообразие форматов позволяет вставлять изображения и анимацию, создаваемые в рамках пакета, в другие проекты, включая обучающие программы, издательские пакеты. При этом предполагается не только разнообразные инструменты рисования и оживления, но и средства управления их сохранения на различных накопителях. Управление хранением на накопителях предполагает разнообразные возможности сохранения и загрузки объектов, фрагментов. Кроме работы с различными форматами хранения собственных объектов программы, совместимость форматов изображения позволяет создавать один продукт с помощью нескольких анимационных или графических пакетов, пользуясь преимуществами каждого из них, таким образом, как правило, и создается профессиональная анимация;

2) пакет компьютерной графики и анимации нуждается в широкой палитре цветов, а также возможности варьирования сочетания разрешения экрана и количества цветов палитры. Необходимо, чтобы к выбранным фрагментам графики и анимации можно было применять фильтры (сделать цвета ярче/глуше, размыть/сгладить края и так далее.). Пакет должен допускать преобразование цветного изображения в черно-белое, а также выполнение цветоделения в рамках пакета (без обращения к другой программе). При компьютерной анимации необходимы также инструмент замены цветов, возможность построить плавный переход между двумя цветами, возможности настройки диапазонов цветов палитры и создания кластеров;

3) пакет трехмерной компьютерной графики и анимации должен сопровождаться мощной библиотекой текстур материалов, инструментами редактирования библиотечных и создания новых текстур;

4) пакет компьютерной графики и анимации предполагает богатый набор средств рисования и возможность их редактирования;

5) пакетам компьютерной графики и анимации нужен широкий спектр инструментов создания и редактирования изображений, в частности, фильтры, маски, многообразие функций, предназначенных для создания спецэффектов, инструменты сплайнового моделирования, микширования и использование ряда других технологий монтажа;

6) средства создания и редактирования эффектов и собственно средства анимирования объектов - центральная составляющая инструментария компьютерной анимации. В число этих средств входят выделение фрагмента с краем, задаваемым «от руки», возможность растяжения, сжатия и поворота выделенных фрагментов (целлулоидов), введение прозрачного цвета. В пакетах компьютерной анимации желательно наличие функций поддержки звука с возможностью синхронизации звука и изображения.

Что касается специальных требований, то сравнительный анализ анимационных программных средств, проведенный в процессе исследования, выявил следующую иерархию значимости внутри блоков требований (последовательность приведена по убыванию значимости):

1) богатый набор средств рисования, редактирования и анимации изображений;

2) возможность работы с различными цветовыми моделями, выполнение цветоделения;

3) богатая библиотека текстур и шрифтов или возможность подгрузки внешних библиотек;

4) возможность работы и сохранения информации в различных форматах, наличие конвертора;

5) широкий выбор встроенных спецэффектов;

6) поддержка работы с видео и сканированным изображением;

7) поддержка работы со звуком, включая синхронизацию звука и изображения.

В настоящее время существует большое количество готовых инструментальных средств, применяемых для создания демонстрационного материала. Они предоставляют среду для обработки и редактирования элементов демонстрации, включая графические изображения, звуковые элементы, анимацию и видеоклипы. Существующие инструментальные средства и технологии для разработки демонстрационного материала позволяют работать с ними не только опытным программистам, но и тем, кто никогда ранее не сталкивался с написанием программ.

Проведем анализ и систематизацию инструментальных средств и технологий разработки демонстрационного материала.

Одной из самых распространенных классификаций инструментальных средств мультимедиа является классификация по типу организации последовательностей элементов мультимедиа в готовом продукте:

1) демонстрационные мультимедиа системы;

2) мультимедиа системы на основе пиктограмм и управления во времени;

3) мультимедиа системы на основе временной шкалы;