Создание электронного учебника по дисциплине "Численные методы"

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Методика проектирования и использования электронного учебника в процессе обучения

1.1 Электронный учебник как средство самообразования

1.2 Основные этапы проектирования электронного учебника

1.3 Методика использования электронных учебников в образовательном процессе

2. Создание электронного учебника по дисциплине «Численные методы»

2.1 Язык гипертекстовой разметки HTML - язык для создания электронного учебника

2.2 Структура электронного учебника по дисциплине «Численные методы»

Заключение

Список литературы

Приложение

Введение

Актуальность темы. В настоящее время активно разрабатываются компьютерные инструментальные средства для ведения учебных курсов. Практически по всем направлениям учебных дисциплин создаются электронные учебники и самоучители.

Однако создание и организация учебных курсов с использованием электронных обучающих средств, в особенности на базе Интернет - технологий, является непростой технологической и методической задачей Тем не менее индустрия компьютерных учебно-методических материалов расширяется в силу их востребованности и социальной значимости. К примеру, компьютерные средства обучения полезны при самостоятельной и индивидуальной работе, они очень важны для личностно - ориентационной системы обучения.

В этой связи актуальной является разработка адекватных современным идеям развития образования концепции построения и использования компьютерных обучающих средств, в частности электронных учебников.

Учебник - это основной инструмент обучения, «книга, предназначенная для обучения определенному учебному предмету, содержащий систематическое изложение знаний, подлежащий обязательному усвоению учащимися».

Электронный учебник - в большей степени инструмент обучения и познания, а его структура и содержание зависят от целей его использования. Он и репетитор, и тренажер, и самоучитель. Особую значимость он приобретает при использовании в линейных технологиях и коммуникационных системах.

В отличие от классического «бумажного» варианта учебника, электронный учебник предназначен для иного стиля обучения, в котором нет ориентации на последовательное, линейное изучение материала. Учебно-информационный текст электронного учебника должен быть четко иерархически сконструирован по содержанию. Верхний уровень иерархии отражает основные понятия и концепции предметной области. Более низкие уровни должны последовательно детализировать и конкретизировать эти понятия. При этом необходимо четко обозначить определения, примеры, объекты и утверждения. Многоуровневость позволит изучать предмет с различной степенью глубины.

Выбранная тема дипломной работы «Разработка электронного учебника на примере дисциплины «Численные методы» для овладения навыками создания электронно - информационных ресурсов» является актуальной в силу того, что потребность в таком электронном учебнике несомненно есть, а самих учебников по данной дисциплине либо совсем нет, либо их количество крайне недостаточно.

Степень разработанности темы. Электронный учебник так же рассматривался Тевелевой С.В., Неботовым В.Д., Лаврентьевым В.Н.

Цель работы: разработать электронный учебник на примере дисциплины «Численные методы» для овладения навыками создания электронно - информационных ресурсов.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

- изучение проектирования и использования электронного учебника в процессе обучения;

- создание электронного учебника по дисциплине «Численные методы».

Объект исследования: методика создания электронного учебника.

В зависимости от уровня знаний обучающегося по различным темам учебного курса синтезируется алгоритмом обучения, представляющего собой последовательность изложения учебного материала различного уровня сложности.

Предмет исследования: содержание курса численные методы.

Эмпирические источники. Результаты собственного исследования, проведенные на пятом курсе в период всего курса на базе Нефтеюганского муниципального института.

Апробация результатов исследования. Апробация электронного учебника проходит в Нефтеюганском муниципальном институте на четвертом курсе.

Научная и практическая ценность работы. Научная и практическая ценность работы заключается в создании электронного учебника и его использование для изучения курса по дисциплине «Численные методы».

Положения, выносимые на защиту. Компьютерный электронный учебник является универсальной и необходимой формой для обучения студентов. При помощи программы на деле осуществляется индивидуальный подход к каждому студенту. Многоуровневость позволяет изучать предмет с различной степенью глубины. И наконец, использование нетрадиционных форм подачу и контроля материала оживляет и создает благоприятную обстановку в учебной группе.

Структура дипломной работы. Дипломная работа в соответствии с целью и задачами исследования состоит из введения, двух глав, заключения и приложения.

1. Методика проектирования и использования электронного учебника в процессе обучения

1.1 Электронный учебник как средство самообразования

Давно, была обнаружена зависимость между методом усвоения материала и способностью восстановить полученные знания некоторое время спустя. Если материал был звуковым, то человек запоминал около четверти его, если информация была представлена визуально - около трети, при комбинированном воздействии (зрительном и звуковом) запоминание повышалось до половины, а если человек вовлекался в активные действия в процессе обучения, то усвоение материала повышалось до 70%. Активные методы обучения, используемые в электронных учебниках применяют эту зависимость. Основное отличие электронного учебника от традиционных печатных изданий заключается в обязательном наличии интерактивного взаимодействия между студентом и компьютером [42, с. 56].

Термин «самообразование» означает такую организацию учебного процесса, при которой преподаватель разрабатывает учебную программу, главным образом базирующуюся на самостоятельном обучении студента. Такая среда обучения характеризуется тем, учащийся в основном, а зачастую и совсем отделен от преподавателя в пространстве или во времени, в то же время, студенты и преподаватели имеют возможность осуществлять диалог между собой с помощью средств телекоммуникации. Самообразование позволяет учиться жителям регионов, где нет иных возможностей для профессиональной подготовки или получения качественного высшего образования, нет университета нужного профиля или преподавателей требуемого уровня квалификации.

Электронным учебником называется продукт образовательного характера, который может быть воспроизведен (использован) только с помощью средств информатики (в том числе и компьютера), соответствующий утвержденной программе обучения или программе, разработанной автором для предложенного курса.

Начиная с 1998 г., появилось много работ, в которых рассматриваются проблемы разработки электронных учебников, несколько меньше - использование электронных учебников в учебном процессе. До сих пор основными создателями электронных учебников являются программистские коллективы, для которых важно заявить о себе в качестве разработчиков мультимедийных продуктов. Они вовсе не задумываются о том, как можно использовать разработанный продукт в учебном процессе. Им кажется, что они вложили в продукт все, что могли: электронный учебник богато иллюстрирован, есть гипертекст, гипермедиа, индексы, разнообразные средства навигации и т.д. Удивляет только одно: разработанный продукт почему-то не используется ни учителями, ни школьниками [46, c. 68].

Важнейшее условие повышения эффективности обучения - психологическая, теоретическая и практическая готовность студентов к самостоятельной работе. В то же время известно, что уровень довузовской подготовки студентов очень низкий. Поэтому от преподавателей высшей школы требуется доучивание их методам самостоятельной работы путем формирования культуры учебного труда, что позволит будущему специалисту не только адаптироваться к Вузовским условиям обучения, но и создаст предпосылки постоянного профессионального роста в течение всей трудовой деятельности. Сложность решения этой задачи требует постоянного совершенствования учебного процесса и, в частности, постановки самостоятельной работы студентов (СРС) на научную основу.

Электронный учебник, наиболее часто встречающаяся форма представления нового материала. Кроме этого электронный учебник может включать одновременно тренажеры, лабораторные работы, а также тесты; т.е. одновременно - это и программное обеспечение по предоставлению знаний и по их контролю. Электронный учебник представляет из себя совокупность параграфов определенных типов. Эти типы - определения, теоремы, пояснения, примеры, доказательства, алгоритмы и др. В данном проекте разработанная система работает с двумя основными типами параграфов - с определениями и теоремами.

Электронный учебник должен предоставлять аналогичные (близкие к реальности) возможности. В нем, например, можно использовать на порядок больше иллюстраций, чем в обычном учебнике, фрагменты видеофильмов, а можно использовать панорамы виртуальной реальности, с помощью которых на экране компьютера можно получить полное представление об окружающей обстановке, в том числе и об источниках звука, рассмотреть подробнее определенные предметы и даже прочитать их описание или прослушать (продолжая их рассматривание) эту же информацию [48, с. 125].

Этот способ представления информации может быть широко использован в учебных дисциплинах, в которых присутствует описательная информация: география, история, в определенной степени - литература, представление различных экспериментальных установок (физика и химия) и др.

Основные принципы самообразования: установление интерактивного общения между обучающимся и обучающим без - обеспечения их непосредственной встречи и самостоятельное освоение определенного массива знаний и навыков по выбранному курсу и его программе при заданной информационной технологии.

Главной проблемой развития самообразования является создание новых методов и технологий обучения, отвечающих телекоммуникационной среде общения. В этой среде ярко проявляется то обстоятельство, что учащиеся не просто пассивные потребители информации, а в процессе обучения они создают собственное понимание предметного содержания обучения.

На смену прежней модели обучения должна прийти новая модель, основанная на следующих положениях: в центре технологии обучения - учащийся; суть технологии - развитие способности к самообразованию; учащиеся играют активную роль в обучении; в основе учебной деятельности - сотрудничество.

В связи с этим - требуют пересмотра методики обучения, модели деятельности и взаимодействия преподавателей и обучаемых. Автор считает ошибочным мнение многих российских педагогов - практиков, развивающих технологии самообразования, что учебный курс можно представить, просто переведя в компьютерную форму учебные материалы традиционного очного обучения.

Успешное создание и использование учебных курсов должно начинаться с глубокого анализа целей обучения, дидактических возможностей новых технологий передачи учебной информации, требований к технологиям самообразования с точки зрения обучения конкретным дисциплинам, корректировки критериев обученности [13, с. 48].

Дидактические особенности курса самообразования обусловливают новое понимание и коррекцию целей его внедрения, которые можно обозначить следующим образом:

- стимулирование интеллектуальной активности учащихся с помощью определения целей изучения и применения материала, а так же вовлечения учащихся в отбор, проработку и организацию материала;

- усиление учебной мотивации, что достигается путем четкого определения ценностей и внутренних причин, побуждающих учиться;

- развитие способностей и навыков обучения и самообучения, что достигается расширением и углублением учебных технологии и приемов.

К числу дидактических принципов, затрагиваемых компьютерными технологиями передачи информации и общения, в первую очередь следует отнести:

- принцип активности;

- принцип самостоятельности;

- принцип сочетания коллективных и индивидуальных форм учебной работы;

- принцип мотивации;

- принцип связи теории с практикой;

- принцип эффективности.

В связи с этими принципами средства учебного назначения, которые используются в образовательном процессе самообразования, должны обеспечивать возможность:

- индивидуализировать подход к ученику и дифференцировать процесс обучения;

- контролировать обучаемого с диагностикой ошибок и обратной связью;

- обеспечить самоконтроль и самокоррекцию учебно-познавательной деятельности учащегося;

- демонстрировать визуальную учебную информацию;

- моделировать и имитировать процессы и явления;

- проводить лабораторные работы, эксперименты и опыты в условиях виртуальной реальности;

- прививать умение в принятии оптимальных решений;

- повысить интерес к процессу обучения;

- передать культуру познания.

Подчеркнем особую важность определения целей курса. Для построения четкого плана курса необходимо:

- определить основные цели, устанавливающие, что учащиеся должны изучить;

- конкретизировать поставленные цели, определив, что учащиеся должны уметь делать;

- спроектировать деятельность учащегося, которая позволит достичь целей [13, c. 104].

Очень важно добиваться того, чтобы поставленные цели помогали определить, что ожидается от учащихся после изучения этого курса. Конкретизация целей позволяет дать представление о том, что учащийся в состоянии будет, сделать в конце каждого урока. Фактически необходима постановка целей для каждого урока курса.

Цели помогают сконцентрироваться на развитии познавательной деятельности учащихся и определить, на какой стадии познания он находится.

Правильно сформулированные цели позволят учащимся:

- настроить мышление на тему обучения;

- сфокусировать внимание на наиболее важных проблемах;

- тщательно подготовиться к тестам, заданиям и другим средствам оценивания.

Деятельность должна быть спроектирована в соответствии со сформулированными целями.

При планировании и разработке самообразования необходимо принимать во внимание, что основные три компонента деятельности педагога, а именно изложение учебного материала, практика, обратная связь, сохраняют свое значение и в курсах самообразования.

Разработанный и реализованный подход к самообразованию заключается в следующем:

- перед началом самообразования производится психологическое тестирование учащегося с целью разработки индивидуального подхода к обучению;

- учебный материал представлен в структурированном виде, что позволяет учащемуся получить систематизированные знания по каждой теме;

- контроль знаний осуществляется с помощью полной и валидной системы тестового контроля по каждой структурной единице и содержанию в целом.

Изучение, таким образом, предметов школьного курса может быть использовано школьниками, имеющими сложности при традиционном обучении, в качестве своеобразного репетитора по конкретным предметам и темам.

Содержание предлагаемого к освоению курса самообразования педагогически отработано и систематизировано и состоит из комплекса психологических тестов, программы обучения и электронного учебника, который удовлетворяет вышеизложенным принципам [9, с. 49].

Программа обучения - одна из наиболее важных видов раздаточных материалов для учащихся. Учащиеся обращаются к ней для получения точной и ясной информации. Такое руководство включает в себя:

1. Информацию о системе самообразования, методах самообразования;

2. Биографическую информацию о преподавателе;

3. Технологию построения учебного курса;

4. Цели курса;

5. Критерии окончания обучения;

6. Часы телефонных консультаций;

7. Описание экзаменов, проектов, письменных работ.

Электронный учебник, содержащий собственно учебные материалы для самообразования, разделен на независимые темы - модули, каждая из которых дает целостное представление об определенной тематической области, что способствует индивидуализации процесса обучения, т. е. обучающийся может выбрать из вариантов обучения: изучение полного курса по предмету или изучение только конкретных тем. При выборе первого варианта учащемуся по мере освоения материала высылается следующий модуль, и, таким образом, по завершении курса учащийся имеет целостный электронный учебник по данному предмету.

Каждый модуль содержит:

- наименование темы;

- учебные вопросы и их нормативную трудоемкость;

- цели уроков;

- методические указания о порядке и последовательности изучения темы модуля;

- используемые учебные материалы;

- упражнения и тесты для самопроверки, а также ссылки на правильные ответы, чтобы обучающиеся могли проверить свое понимание учебного материала и управлять своим обучением;

- упражнения и тесты для итогового контроля [13, c. 100].

Курс рассчитан на определенный срок изучения, в зависимости от его трудоемкости. Руководствуясь учебной программой и методическими указаниями, обучающийся составляет персональный план обучения, т. е. расписание своих собственных учебных занятий. Таким образом, обучающийся определит, в какой конкретно день какой учебный вопрос модуля учебной программы он будет изучать, и сможет регулярно отмечать в этом персональном плане результаты своей учебы.

Далее следует этап изучения теоретического материала, изложенного в электронном учебнике.

Выбрав пункт в содержании, необходимо рассмотреть структурную схему параграфа, определить вид каждой структурной единицы и рассмотреть связи между ними внутри параграфа. Учитывая связи между структурными единицами из разных параграфов, необходимо выбрать самые важные структурные единицы и обратить на них особое внимание при изучении.

Если для изучения структурной единицы требуются знания единиц из предыдущих параграфов, необходимо их повторить, после чего можно перейти к изучению содержания структурной единицы.

После освоения содержания каждой структурной единицы целесообразно вновь вернуться к структурной схеме параграфа, для повторения взаимосвязей и систематизации изученного материала [19, c. 364].

К сожалению, разработкой и использованием новых форм обучения занимается не так много специалистов, хотя о проблемном подходе, методе проектов многие уже не раз слышали. Приходится констатировать, что разрабатываемые программистскими коллективами электронный учебник часто не вписываются и в новые формы обучения, поскольку программисты знакомы с ними только понаслышке. Получается противоречие: новейшие (по технологиям) продукты разрабатываются программистами, знающими на собственном опыте только старые формы обучения и пытающимися приспособить разрабатываемый электронный продукт именно к этой устаревшей форме.

Одной из разновидностью обучающих систем являются гипертекстовые системы обучения.

Гипертекст как подход к управлению информацией отличается от других подходов (например, СУБД) тем, что основной вид деятельности пользователя при работе с ним состоит не столько в поиске нужной информации, сколько в ознакомлении с определенным предметом посредством просмотра ряда информационных фрагментов, связанных между собой по смыслу. Ознакомление осуществляется в определенной последовательности, обусловленной целями пользователя. Возможность варьирования последовательности ознакомления с содержанием гипертекста, в отличие от линейного текста, осуществляется за счет разбиения информации на фрагменты (темы) и установления между ними связей, как правило, позволяющих пользователю перейти от изучаемой в текущий момент темы к одной из нескольких связанных с ней тем. Очевидно, что большей гибкостью в смысле удовлетворения различных целей пользователей обладает гипертекст с большим количеством связей между темами.

Таким образом, электронный учебник должен, сохраняя все возможности обычных учебников, обладать принципиально новыми, по сравнению с ними, качествами, включающими элементы гипермедиа и виртуальной реальности, обеспечивающими высокий уровень наглядности, иллюстративности и высокой степени интерактивности, обеспечивать новые формы структурированного представления больших объемов информации и знаний, возможности эффективного поиска требуемой информации.

1.2 Основные этапы проектирования электронного учебника

Возможность современных информационных технологий, рост информационной культуры преподавательских кадров позволяют привлечь к разработке электронного учебника самих педагогов, а потребность обучаемых в учебных материалах нового поколения делает эту сторону профессиональной деятельности преподавателя просто необходимой. Однако широкое вовлечение педагогов в создание электронного учебника требует разработки определенных технологических принципов, позволяющих и облегчить эту работу, и добиться эффективных результатов [39, с. 256].

В проектировании электронного учебника можно выделить следующие основные направления деятельности: идентификацию проблемы, концептуализацию, формализацию, реализацию и тестирование.

Идентификация включает определение ролей участников процесса, характеристик решаемых задач, целей и использующихся ресурсов. На этом этапе определяются состав рабочей группы, при необходимости решаются вопросы дополнительной подготовки: для педагогов - в области информационных технологий, для программистов - по вопросам, связанным с особенностями представления дидактических материалов конкретной предметной области.

Концептуализация предполагает определение содержания, целей и задач изучения учебной дисциплины, что фиксирует концептуальную основу базы знаний. Педагог определяет какие виды информации будут представлены в электронном учебнике (текст, графика, анимация, звуковые и видеофрагменты), какие связи должны будут устанавливаться между ними. Например, какое звуковое сопровождение более предпочтительно при проверке знаний, а какие материалы должны быть представлены и в виде статичных графиков с текстовым комментарием, и анимационными роликами.

Формализация предполагает анализ дидактических задач, которые должны решаться путем использования электронного учебника, поиск и формализацию возможных методов их решения на основе модели процесса обучения и характеристик имеющихся данных и технологий, лежащих в основе электронного учебника. На этом этапе изучаются возможные сценарии предъявления обучаемым дидактических материалов, принципы оценивания и обратной связи, а затем строятся алгоритмы, по которым будет проходить взаимодействие обучаемых с электронным учебником.

Реализация проекта подразумевает перевод формализованных методов решения дидактических задач в окончательную схему - сценарий действий электронного учебника - в качестве автоматизированной обучающей системы, особенности которой определяются выбранными для ее реализации информационными технологиями.

На этапе тестирования обучаемым предлагают такие задачи, которые с наибольшей вероятностью подвергнут испытанию работоспособность электронного учебника и позволят выявить его возможные слабые моменты. Наиболее важно проверить сценарии, заложенные в электронный учебник, доказав или опровергнув эффективность используемых методов обучения. Очень перспективными представляются конкурсы поурочных разработок, ориентированных на использование в ходе занятия электронных учебников. Такие конкурсы проводятся и отдельными учебными заведениями, и крупными фирмами, выпускающими электронные учебные издания [39, c. 260].

Проектирование может вестись и с учетом оптимизации ряда параметров электронного учебника, это может быть и минимизация затрат на его создание, и повышение качества обучения, и расширение доступности учебных материалов.

В основу технологии подготовки электронного учебника можно заложить один из возможных альтернативных подходов: снизу вверх или сверху вниз.

Подход снизу вверх предполагает постепенное выстраивание электронного учебника на основе поэтапного внедрения в учебно-воспитательный процесс электронных учебных материалов различного характера, что на практике является наиболее доступным для педагога. В этом случае для процесса создания электронного учебника может быть характерна следующая последовательность этапов:

1. Подготовка и апробация демонстрационных материалов для чтения лекций и проведения практических занятий;

2. Разработка и апробация электронного конспекта лекций, заданий для практических (лабораторных) занятий и семинаров;

3. Разработка и апробация заданий для промежуточного и итогового контроля и самоконтроля;

4. Проектирование и апробация принципов обратной связи;

5. Структурирование электронных материалов и формирование базы знаний;

6. Формирование базы данных для мониторинга и коррекции учебно-воспитательного процесса;

7. Создание целостного электронного учебника [39, c. 289].

Процесс создания электронного учебника по предложенной схеме занимает не менее полутора-двух лет при условии, что у педагога изначально имеется полный учебно-методический комплекс (учебная программа, конспект лекций, наборы заданий) по преподаваемой дисциплине. Электронный учебник может разрабатываться самим педагогом, и при помощи специалистов по информационным технологиям, и при участии обучаемых. Однако во всех случаях преподаватель играет основную роль в оперативной апробации подготавливаемых материалов, их необходимой коррекции и адаптации в соответствии с результатами их применения в учебно-воспитательном процессе. Содержанием заключительного этапа является наиболее сложная и продолжительная работа систематизации всех отдельных наработок в единый электронный учебник.

Проектирование сверху вниз предполагает весьма основательную концептуальную и технологическую проработку создаваемого продукта с учетом всех предполагаемых способов его применения и особенностей интеграции в учебно-воспитательный процесс. Перечислим основные этапы проектирования электронного учебника в данном подходе:

1. Определение учебных целей (знаний, умений и навыков), воспитывающих и развивающих целей с учетом тех дополнительных возможностей, которые дает применение электронный учебник;

2. Формирование содержания учебной дисциплины, которое может быть расширено в случае использования электронного учебника;

3. Детализация программы по темам или модулям, выбор методов обучения;

4. Проектирование модулей и сценариев работы электронного учебника;

5. Решение вопросов по созданию и ведению базы данных для мониторинга и управления процессом обучения на основе электронного учебника (при использовании сетевых технологий);

6. Апробация электронного учебника.

Рассмотренный подход особенно характерен при разработке электронного учебника на базе специальных программных комплексов. Для вузов, входящих в консорциум Виртуального университета Европы и Центральной Азии, организуются семинары, на которых заинтересованные педагоги знакомятся с функциями и возможностями системы, а так же обучаются конструированию электронного учебника. Далее сам заинтересованный формирует электронный учебник на основе имеющихся у него материалов: текстов лекций, планов семинарских занятий, практических заданий, моделирующих программ. При этом формальную работу можно поручить инженерно-техническому персоналу или самим обучаемым. Это набор и форматирование текстов лекций и тестовых заданий, а также внедрение их в электронный учебник в соответствии с выработанной автором структурой. Основные же усилия педагога направляются на подготовку сценариев, в которых, собственно, и находят выход авторские методические наработки. Большую роль здесь играет творческий подход педагога к разработке планов семинаров для различных категорий обучаемых. Педагог фактически прописывает то, в какой последовательности изучается теоретический материал, выполняются практические задания и поисково-исследовательские работы, проводится тестирование, организуется обсуждение электронной конференции. Педагог может сам поставить вопросы для проведения дискуссии или предложить сделать это обучаемым (всем или кому-либо конкретно).

Формируемый педагогом виртуальный семинар строится набором элементов. Это теоретические материалы для изучения в виде текста с иллюстрациями, моделирующие программы, ресурсы Internet, средства общения для обсуждения и проверки выполнения заданий (электронная почта, электронная конференция) и тесты (как для самопроверки, так и контрольные). Каждый элемент характеризуется временем его выполнения (до семинара, во время, после семинара). Для элементов, выполняемых во время семинара, задается продолжительность их по времени. Рекомендуемой структурой построения семинара является чередование изучаемых материалов со средствами общения для контроля и помощи преподавателя, в конце занятия возможно проведение тестов. Система автоматически обеспечивает отслеживание работы всех обучаемых, ведение базы данных со статистикой, показывающие педагогу успешность работы отдельных обучаемых и групп.

Для электронного учебника по принципу «сверху вниз» характерно то, что у него есть и неоспоримые преимущества, и свои недостатки. С одной стороны, это возможность использования единой технологии для различных электронных учебников, перевод процесса разработки на профессиональную основу, с другой - использование технологий, требующих от педагога специальной подготовки. А наиболее существенным недостатком является то, что в данном случае апробация электронного учебника возможна только по завершении всех работ по его созданию, и какая-либо коррекция для его лучшей адаптации к нуждам учебно-воспитательного процесса становится практически невозможной.

Порядок разработки обучающих электронных учебников. Создание любого компьютерного приложения, а особенно обучающих мультимедиа-систем, сегодня не мыслится без тщательно продуманного плана разработки. В настоящее время существует хорошо отработанная методология создания компьютерных обучающих систем. Как и всякая методология проектирования, она включает целый ряд последовательных этапов [27]. Каждый из них обладает определенными временными рамками, исчисляемыми в процентах от общего времени разработки приложения. Рассмотрим эти этапы и цели, которые на них реализуются.

I этап: техническое предложение, сделанное на основе учебных потребностей и целей обучения - на этом этапе подвергается анализу ситуация с использованием компьютерных обучающих систем, сложившаяся в образовании. В настоящее время на рынке компьютерных обучающих систем появилось множество программных продуктов довольно высокого качества, предназначенных для применения в процессе обучения. Они выпускаются как отечественными, так и (в большинстве) зарубежными производителями. Русификация импортных обучающих систем занятие довольно трудоемкое, не всегда простое с юридической точки зрения, к тому же при «механическом» переводе содержания остаются неучтенными многие психологические и психолого-педагогические факторы, не происходит учет местных, национальных особенностей обучения, и результат в итоге не покрывает затраченных усилий.

Сейчас на рынке программного обеспечения появился выбор и отечественных компьютерных обучающих систем. Одними из первых были системы, разработанные КУДИЦ г. Москва, ВЦ СО АН СССР, г. Новосибирск, НИИ ШОТСО АПН СССР, г. Москва. С тех пор появилось множество новых электронных учебников и обучающих систем. Сейчас их разработкой занимаются фирмы специализирующиеся на компьютерных средствах обучения. Фирмы «Кирилл и Мефодий», «1С», «Логос» и некоторые другие являются лидерами по выпуску таких систем на нашем рынке.

Однако при более подробном ознакомлении с продукцией этих фирм можно заметить некоторый неуспех выпускаемых приложений. меняются в виду те предметные области для изучения которых предназначается программное обеспечение предлагаемое вышеназванными фирмами. В первую очередь, это предметные области связанные с компьютером, его применением и смежные с этим вопросом области. Сюда можно отнести такие системы, как «Анатомия компьютера», «Computer Inside», «Учебник по Турбо-Паскалю» и многие другие. Во-вторых, это исторический материал, организованный скорее как энциклопедия, но также успешно применяемый в обучении. Наконец, это области языкознания, обучения различным языкам. Здесь достигнуты очень хорошие результаты, заключающиеся в разработке большого числа обучающих систем разной ориентации и направленности: «Английский с нуля», «English Gold», «French Gold», «English Platinum» и многие другие. Применение, в последнее время, средств мультимедиа, позволило резко повысить информационную насыщенность предлагаемого учебного материала, расширить диапазон воздействия на обучаемого, и приблизить компьютерный процесс обучения к естественному. Поэтому авторы и разработчики гораздо охотнее берутся за выпуск компьютерных обучающих систем по тематикам, способным в полной мере использовать последние достижения мультимедиа-технологий в сфере представления данных. Те же предметные области, для изложения которых требуется серьезное программирование, и программное моделирование различных процессов пока что пользуются у разработчиков небольшой популярностью.

II этап: планирование разработки, решение вопросов об установке сроков, финансирования и составе группы разработчики - здесь устанавливаются сроки реализации отдельных этапов разработки и всего продукта в целом, назначается конечная дата его выпуска. В дальнейшем, составленный график позволяет гибко реагировать на возникающие в процессе разработки трудности, контролировать отставание или опережение, подключать или высвобождать ресурсы и перераспределять их между отдельными стадиями разработки.

Вопрос о финансировании проекта является одним из самых важных в процессе создания любого программного продукта. В настоящее время создаются супермаштабные проекты, в разработке которых принимают участие от нескольких десятков до нескольких сотен человек. Бюджеты таких проектов составляют несколько миллионов американских долларов. Поэтому вопросы финансирования и координации выходят сегодня на первый план.

Состав группы разработчиков определяется, исходя из тематической направленности разрабатываемого приложения, но в целом состав таких групп более или менее стабилен. Сюда обязательно входят сценаристы, психологи, дизайнеры, художники и специалисты по компьютерной анимации, композиторы и музыканты, оцифровщики звука и видеоизображения, артисты и звукоинженеры, фотографы и редакторы, продюсеры и переводчики, команда контроля качества и контроля совместимости, тестеры, юристы, координаторы, всевозможные ассистенты и конечно программисты [27]. Каждый из них является специалистом в своей области и отвечает за выполнение определенного участка работ.

III этап: разработка содержания курса - на этом этапе проводится анализ учебного плана и состав слушателей, происходит определение стратегии курса, разрабатывается сценарий и интерактивное взаимодействие программы с пользователями.

Разрабатываемый электронный учебник предназначен для самостоятельной работы студентов младших курсов по изучению дисциплины «Численные методы» курса. Его создание имеет своей целью предоставить студентам, изучающим «Численные методы» весь теоретический материал, предусмотренный программой.

IV этап: опробование и тестирование - на этом этапе начинается испытание разработанного приложения, проводится серия тестов с целью выявить ошибки программирования. Проект еще далек от завершения, но «экспериментальный» образец уже готов. После ряда проверок на аппаратную совместимость команда контроля за качеством выносит свое заключение и предлагает перечень недочетов замеченных в ходе испытаний, которые предстоит исправить разработчикам. И так повторяется несколько раз, пока не получится окончательная версия продукта, лишенная, в большей или меньшей степени, недочетов и ошибок.

Все это в большой степени применимо и к предлагаемому электронному учебнику. В процессе его создания приходилось не раз вносить изменения, как в содержании курса, так и в оформление интерфейса. Процесс этот довольно продолжителен и не может считаться оконченным даже сейчас, потому что создание полноценной системы происходит в течение нескольких итерационных модификаций и адаптаций. Но в целом продукт можно считать готовым к практическому использованию в процессе обучения.

V этап: эксплуатация и внедрение - на этом этапе происходит внедрение полностью законченной компьютерной системы обучения в образовательные учреждения. Разрабатывается план занятий с использованием этой системы и начинается ее эксплуатация.

Им могут пользоваться и студенты других отделений имеющих сходные учебные планы по предмету. Кроме самостоятельной работы с учебником может применяться и такая форма работы, как интегрированные занятия по предмету с привлечением новых информационных технологий. Очень полезным и целесообразным видеться применение учебника для проведения практических тестов и зачетов, а также подготовке к экзаменам - его блок контрольных вопросов и практических заданий как нельзя лучше подходит для этой цели.

Помимо своего прямого назначения компьютерный учебник может оказаться полезным при изучении основ программирования под Windows, изучении авторских систем программирования, в виде наглядного примера при построении собственных обучающих систем.

Принципы изложения материала. Принципы изложения учебного материала в условиях компьютерного обучения приобретает все большее значение, по мере того как возрастают возможности компьютера в предъявлении и интерпретации разных типов разнообразной информации, и углубляется понимание наиболее рационального использования мультимедийного предъявления информации. Современный компьютер обладает большими возможностями в применении разнообразных типов информации. Это и текст, и чертежи, и графика, и анимация, и видео изображения, и звук, и музыкальное сопровождение. Эффективное использование различных типов предъявления информации с учетом психологических особенностей ее переработки позволяет значительно повысить эффективность учебного процесса.

Нередки примеры, когда разработчики обучающих программ механически переносят способ расположения текста на экран монитора, пренебрегают закономерностями психологии восприятия текста и рисунка, задавая темп изменения изображения, не учитывают, что разные учащиеся имеют неодинаковую смысловую скорость и требуют для переработки информации различные временные интервалы [27].

В связи с этим, следует предоставить учащимся возможность самим выбирать темп смены изображения, при этом учащийся должен иметь возможность в любое время повторно вывести на экран любую необходимую ему информацию.

При построении интерфейса обучающей системы необходимо учитывать достижения теории дизайна. Это прежде всего касается таких основных принципов теории живописи, как пропорция, порядок, акцент, единство и равновесие.

Принцип пропорции касается соотношения между размерами объектов и их размещением в пространстве. Организуя данные на экране дисплея, необходимо стремиться к тому, чтобы логически связанные данные были явно сгруппированы и отделены от других категорий данных. Функциональные зоны на дисплее должны разделяться с помощью пробелов и других средств: разные типы строк, ширина, уровень яркости, геометрическая форма, цвет. Для сокращения времени поиска табличные данные должны разделяться на блоки. Необходимо учитывать, что плоскость теплых цветов обычно кажется больше, чем холодных. Разбиение на блоки, использование пробелов, табуляции, ограничителей, а также варьирование яркости цвета групп данных - важнейшие средства упорядочения графической информации.

При размещении данных необходимо помнить о правиле «золотого сечения», в соответствии, с которым объекты, которые привлекают внимание, лучше размещать в разных третях изображения, а не группировать в центре.

Порядок означает такую организацию объектов на экране дисплея, которая учитывает движение глаза. Установлено, что глаз, привычный к чтению, начинает движение обычно от левого верхнего угла и движется взад-вперед по экрану к правому нижнему. Поэтому начальная точка восприятия должна находиться в левом верхнем углу экрана, а списки для быстрого просмотра должны быть подогнаны к левому полю и выровнены вертикально.

Для облегчения восприятия разные классы информации должны специально кодироваться. Так, связанные, но разнесенные по экрану данные должны кодироваться одним цветом. Цвет можно использовать и для выделения заголовков, новых данных или данных, на которые следует немедленно обратить внимание. В целом организация данных на экране должна облегчать нахождение подобий, различий, тенденций и соотношений.

Акцент - это принцип выделения наиболее важного объекта, который должен быть воспринят в первую очередь. При соблюдении этого принципа взгляд учащегося привлекается к зоне акцента. Для создания такого акцента можно использовать разнообразные средства: размещение важных сообщений в центре поля, отделение их от остальной информации свободным пространством, применение яркого цвета. Следует избегать излишних украшений, злоупотреблений цветом, избыточного кодирования и большого объема вводимой информации. Рекомендуется, например, использовать не более 90% площади экрана.

Подсказки необходимо специально выделять с помощью цвета. Для них желательно отвести определенную зону экрана.

Необходимо выделять критическую информацию, необычные данные, элементы, требующие изменения, сообщения высокого приоритета, ошибки ввода, предупреждения о последствиях команды и т.п. Для того чтобы привлечь внимание учащихся к основному объекту, целесообразно использовать цветовое пятно: самым ярким цветом изображается основной объект, остальные его части - дополнительным. Если цветовая гамма строится без учета психологии восприятия рисунка, это затрудняет выделение главного, приводит к утомлению зрения.

Нужно учитывать, что светлые цвета на темном фоне кажутся приближенными к зрителю, а темные на светлом - удаленными. В тех случаях, когда речь идет об эвристических рекомендациях, цвет можно согласовывать с обычным изображением: красный - запрет, зеленый - рекомендация, желтый - предосторожность.

Принцип единства требует, чтобы элементы изображения выглядели взаимосвязанными, правильно соотносились по размеру, форме, цвету. С этой целью необходимо позаботиться об упорядочении организации данных. Они могут быть организованы последовательно, функционально, по значимости. При этом учащегося следует ознакомить с принципом расположения данных.

Для передачи разграничения нужно использовать контрастные цвета, а для передачи подобия - похожие, но различные. Представление информации должно быть унифицированным и логичным.

Для достижения единства изображения в целом используются рамки, оси, поля. Впечатление единства группы создает свободное пространство вокруг них, Считается, что уравновешенное изображение создает у пользователя ощущение стабильности и надежности, а неуравновешенное вызывает стресс.

Для правильного распределения визуальной тяжести на экране дисплея необходимо помнить, что любой хроматический цвет зрительно тяжелее, чем ахроматические - белый и черный; большие предметы зрительно тяжелее маленьких; черное тяжелее белого, неправильные формы тяжелее правильных.

Принцип равновесия (баланса) требует равномерного распределения оптической тяжести изображений. Поскольку одни объекты зрительно воспринимаются как более тяжелые, а другие как более легкие, необходимо распределять эту оптическую тяжесть равномерно по обеим сторонам изображения [7, c. 268].

Информация не должна скапливаться на одной стороне экрана, логические группы информации должны продуманно размещаться в пространстве, заголовки хорошо центрироваться.

Несмотря на то что большинство учащихся воспринимает информацию на слух хуже, чем с помощью зрения, все же не следует игнорировать использование звука даже тогда, когда усвоение речевых навыков не является целью обучения. Однако при этом следует иметь в виду, что время переработки звуковой информации больше, чем зрительной, и многократное обращение к ней более затруднительно, чем к зрительной информации.

Для эффективного применения звука необходимо четко представить, с какой целью он используется, например, для лучшего усвоения произношения или чтобы обратить внимание на некоторые аспекты изучаемого материала, использовать его для активации познавательной деятельности учащихся, для стимулирования его внутреннего диалога. Звуковые реплики могут быть с успехом применены и с целью организации вспомогательного диалога.

В последнее время широко применяется музыкальное сопровождение зрительной информации. Основной функцией музыкального сопровождения является создание соответствующего эмоционального тона и поддержание внимания учащихся [21, c. 136]. Негромкая спокойная музыка поддерживает внимание, а музыка с резко выраженным ритмическим рисунком может переключать внимание лишь на музыку. Не следует стремиться к тому, чтобы музыка часто использовалась в обучении.

Создание хорошо спланированной и продуманной обучающей системы, которая отвечала бы всем психологическим и психопедагогическим требованиям, невозможно без учета этих принципов. Современное развитие компьютерных технологий снимает все больше и больше технических ограничений, позволяет глубже учитывать принципы дизайна и построения подобных систем. В ближайшем будущем можно ожидать появления обучающих компьютерных систем нового поколения, в которых описанные принципы изложения будут являться основополагающими.

1.3 Методика использования электронных учебников в образовательном процессе

Методика проведения уроков с применением электронных учебников может быть различной, но чаще всего используются следующие варианты построения таких уроков:

вариант 1. Электронный учебник используется при изучении нового материала и его закреплении (20 минут работы за компьютером). Учащиеся сначала опрашиваются по традиционной методике или с помощью печатных тестов. При переходе к изучению нового материала ученики парами садятся у компьютера, включают его и начинают работать со структурной формулой и структурными единицами параграфа под руководством и по плану учителя;

вариант 2. Электронная модель учебника может использоваться на этапе закрепления материала. На данном уроке новый материал изучается обычным способом, а при закреплении все учащиеся 5-7 минут под руководством учителя соотносят полученные значения с формулой параграфа;

вариант 3. В рамках комбинированного урока с помощью электронного учебника осуществляется повторение и обобщение изученного материала (15-17 минут).

Такой вариант предпочтительнее для уроков итогового повторения, когда по ходу урока требуется «пролистать» содержание нескольких параграфов, выявить родословную понятия, повторить наиболее важные факты и события определить причинно-следственные связи. На таком уроке учащиеся должны иметь возможность поработать сначала сообща (по ходу объяснения учителя), затем в парах (по заданию учителя), наконец, индивидуально (по очереди);

вариант 4. Отдельные уроки могут быть посвящены самостоятельному изучению нового материала и составлению по его итогам своей структурной формулы параграфа. Такая работа проводится в группах учащихся (3-4 человека). В заключение урока (10 минут) учащиеся обращаются к электронной формуле параграфа, сравнивая ее со своим вариантом. Тем самым происходит приобщение учащихся к исследовательской работе на уроке, начиная с младшего школьного возраста [4, с. 43].

В состав электронного учебника может входить система мониторинга. Результаты тестирования учащихся по каждому предмету фиксируются и обрабатываются компьютером. Данные мониторинга могут использоваться учеником, учителем, методическими службами и администрацией. Процент правильно решенных задач дает ученику представление о том, как он усвоил учебный материал, при этом он может посмотреть, какие структурные единицы им усвоены не в полной мере, и впоследствии доработать этот материал. Таким образом, ученик в какой-то мере может самостоятельно управлять процессом учения.

Учитель, в свою очередь, на основе полученной информации также имеет возможность управлять процессом обучения. Результаты класса по содержанию в целом позволяют учителю увидеть необходимость организации повторения по той или иной структурной единице для достижения максимального уровня обученности. Рассматривая результаты отдельных учащихся по структурным единицам, можно сделать аналогичные выводы по каждому отдельному учащемуся и принять соответствующие методические решения в плане индивидуальной работы. Можно проследить динамику обучения ученика по предмету. Стабильно высокие результаты некоторых учеников дают учителю возможность выстроить для них индивидуальную предметную траекторию.

Методическим объединениям и кафедрам учителей чаще интересны результаты мониторинга по содержанию. Они получают полную информацию об усвоении каждой структурной единицы учениками всей параллели. На основе таких данных выявляется материал, который вызвал затруднения у учащихся, что позволяет на заседаниях кафедр и в рамках творческих групп разрабатывать методические рекомендации по преодолению этих трудностей. Администрации школы система педагогического мониторинга позволяет отслеживать уровень знаний учеников по предметам, видеть его динамику, активизировать методическую работу педагогов по конкретным проблемам содержания образования, контролировать оптимальность учебного плана и на основе данных педагогического мониторинга осуществлять его корректировку [4, c. 45].

Рост результатов уровня обученности классов, использующих НИТ на уроках, дает основания говорить о том, что использование информационных технологий и педагогического мониторинга в процессе управления качеством образования является перспективным. Кроме того, учитель, работающий по этой технологии, постоянно повышает свое методическое мастерство, а именно оно является одним из главных условий качества знаний учащихся.

Электронный учебник:

- облегчает понимание изучаемого материала за счет иных, способов подачи материала;

- допускает адаптацию в соответствии с потребностями учащегося, уровнем его подготовки, интеллектуальными возможностями и амбициями;

- освобождает от громоздких вычислений и преобразований, позволяя сосредоточиться на сути предмета, рассмотреть большее количество примеров и решить больше задач;

- предоставляет широчайшие возможности для самопроверки на всех этапах работы;

- дает возможность красиво и аккуратно оформить работу и сдать ее преподавателю в виде файла или распечатки;

- выполняет роль бесконечно терпеливого наставника, предоставляя практически неограниченное количество разъяснений, повторений, подсказок.