Электронный учебник "Информационная безопасность"

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Коренные преобразования в социально-экономической жизни страны существенным образом повлияли на требования, предъявляемые к выпускникам высшего учебного заведения. В новых условиях формирование профессионально значимых качеств выпускника должно быть ориентировано не столько на объем и полноту конкретного знания, сколько на способность самостоятельно пополнять знания, ставить и решать разнообразные задачи, выдвигать альтернативные решения, вырабатывать критерии отбора наиболее эффективных из них. Достижение этой цели в значительной степени зависит от уровня информационной культуры.

Осознание информационной культуры как особого, относительно самостоятельного аспекта культуры стало возможным в результате становления информационного подхода к познанию действительности, развития представлений об информационном обществе, в котором информационные ресурсы по своей значимости не уступают энергетическим, финансовым и другим стратегическим ресурсам. А сама информация оценивается как экономическая категория - товар, эффективно используемый в современном деловом мире для повышения квалификации персонала, принятия оптимальных решений, освоения новой профессиональной сферы, получения стратегических преимуществ перед конкурентами.

Современные методы представления информации в компьютерах включают в себя не просто текст, но и картинки, видео, звуковые фрагменты. Это позволяет задействовать практически все органы чувств, используемых для восприятия информации, при этом происходит ее дублирование по разным каналам восприятия, что резко повышает скорость и качество усвоения материала.

В процессе работы необходимо познакомиться с проблемами дистанционного обучения, проанализировать различные инструментальные программные продукты для создания программного обеспечения в этой области.

1. Аналитическая часть

1.1 Информатизация общества

В современном цивилизованном обществе этапы информатизации и все его члены, независимо от их общественного положения, используют информацию и знания в своей деятельности, решая непрерывно возникающие перед ними задачи. При этом постоянно увеличивающиеся запасы знаний, опыта, весь интеллектуальный потенциал общества, который сосредоточен в книгах, патентах, журналах, отчетах, идеях, активно, на современном техническом уровне участвует в повседневной производственной, научной, образовательной и других видах деятельности человека. Ценность информации и удельный вес информационных услуг в жизни современного общества резко возросли. Это дает основание говорить о том, что главную роль в процессе информатизации играет собственно информация, которая сама по себе не производит материальных ценностей. Под информацией (с общих позиций) будем понимать сведения о фактических данных и совокупность знаний о зависимостях между ними, то есть средство, с помощью которого общество может осознавать себя и функционировать как единое целое. Естественно предположить, что информация должна быть научно - достоверной, доступной в смысле возможности ее получения, понимания и усвоения; данные, из которых информация извлекается, должны быть существенными, соответствующими современному научному уровню.

Как было уже сказано, информатизация этапов общества характеризует процесс активного использования информации в качестве общественного продукта, в связи, с чем происходит формирование высокоорганизованной информационной среды, оказывающей влияние на все стороны жизнедеятельности членов этого общества.

Информационная среда включает множество информационных объектов и связей между ними, средства и технологии сбора, накопления, передачи, обработки, продуцирования и распространения информации, собственно знания, а также организационные и юридические структуры, поддерживающие информационные процессы. Общество, создавая информационную среду, функционирует в ней, изменяет, совершенствует ее [2]. Современные научные исследования убеждают в том, что совершенствование информационной среды общества инициирует формирование прогрессивных тенденций развития производительных сил, процессы интеллектуализации деятельности членов общества во всех его сферах, включая и сферу образования, изменение структуры общественных взаимоотношений и взаимосвязей.

Необходимо выделить ряд основных направлений формирования и становления средств, методов и технологий, которые открывают новые возможности прогрессивного общественного развития, находящего свое отражение в сфере образования.

- информатизация предметных областей:

использование современных информационных технологий при реализации возможностей аппарата сетевых технологий, позволяет автоматизировать процессы обработки информации, результатов научного эксперимента. Информатизация дает возможность повысить качество принимаемых решений на всех стадиях процесса принятия решения человеком или ЭВМ за счет применения современных методов многофакторного анализа, прогнозирования, моделирования и оценки вариантов, оптимального планирования. Это позволяет перейти к разработке научно обоснованных подходов к принятию оптимального решения в конкретной ситуации, использовать методы и средства информатики в процессе решения задач различных областей.

- интеллектуализация деятельности:

реализация возможностей технических и программных средств современных информационных технологий позволяет:

- обеспечить управление информационными потоками;

- общаясь с пользователем на естественном языке, осуществлять распознавание образов и ситуаций, их классификацию;

- эффективно обучать логике доказательств;

- накапливать и использовать знания;

- организовывать разнообразные формы деятельности по самостоятельному извлечению и представлению знаний;

- осуществлять самостоятельное «микро открытие» изучаемой закономерности.

- интеграционные процессы:

интеграция современных информационных технологий обеспечивает системный эффект, следствием которого становится «технологический прорыв», имеющий место в педагогике. Вместе с тем использование современных информационных технологий поддерживает общие интеграционные тенденции процесса познания окружающей информационной, экологической, социальной среды, способствует реализации преимуществ узкой специализации и возможностей индивидуализации процесса обучения, обеспечивая эффективность образовательного процесса.

Естественно предположить, что развитие, совершенствование информационной среды сферы образования зависит от обеспечения системы, как в целом, так и каждого учебного заведения в отдельности специализированными подразделениями, приспособленными для организации деятельности со средствами новых информационных технологий.

1.2 Применения СНИТ в образовании

Интенсивное развитие процесса информатизации образования влечет за собой расширение сферы применения СНИТ (современные научные информационные технологии). В настоящее время можно уже вполне определенно выделить успешно и активно развивающиеся направления использования современных информационных технологий в образовании:

- реализация возможностей программных средств учебного назначения (проблемно-ориентированных, объектно-ориентированных, предметно-ориентированных) в качестве средства обучения, объекта изучения, средства управления, средства коммуникации, средства обработки информации.

- интеграция возможностей и средств, для регистрации и измерения некоторых физических величин, устройств, обеспечивающих ввод и вывод аналоговых и дискретных сигналов для связи с комплектом оборудования, сопрягаемого с ЭВМ, и учебного, демонстрационного оборудования при создании аппаратно-программных комплексов.

Использование таких комплексов предоставляет студенту инструмент исследования, с помощью которого можно осуществлять регистрацию, сбор, накопление информации об изучаемом или исследуемом реально протекающем процессе; создавать и исследовать модели изучаемых процессов; визуализировать закономерности процессов, в том числе и реально протекающих; автоматизировать процессы обработки результатов эксперимента; управлять объектами реальной действительности. Применение этих комплексов, учебного, демонстрационного оборудования, функционирующего на базе СНИТ, позволяет организовывать экспериментально-исследовательскую деятельность - как индивидуальную (на каждом рабочем месте), так и групповую, коллективную с реальными объектами изучения, их моделями и отображениями. Это обеспечивает широкое внедрение исследовательского метода обучения, подводящего учащегося к самостоятельному «открытию» изучаемой закономерности, способствует актуализации процесса усвоения основ наук, развитию интеллектуального потенциала, творческих способностей.

- интеграция возможностей компьютера и различных средств передачи аудиовизуальной информации при разработке видео компьютерных систем и систем мультимедиа.

Эти системы представляют собой комплекс программно-аппаратных средств и оборудования, который позволяет объединять различные виды информации (текст, рисованная графика, слайды, музыка, реалистические изображения, движущиеся изображения, звук, видео) и реализовывать при этом интерактивный диалог пользователя с системой. Использование видео компьютерных систем и систем мультимедиа обеспечивает реализацию интенсивных форм и методов обучения, организацию самостоятельной учебной деятельности, способствует повышению мотивации обучения за счет возможности использования современных средств комплексного представления и манипулирования, аудиовизуальной информацией, повышения уровня эмоционального восприятия информации.

- реализация возможностей систем искусственного интеллекта, баз данных, баз знаний, ориентированных на некоторую предметную область.

Использование возможностей систем искусственного интеллекта создает веские предпосылки для организации процесса самообучения; формирует умения самостоятельного представления и извлечения знаний; способствует интеллектуализации учебной деятельности; инициирует развитие аналитико-синтетических видов мышления, формирование элементов теоретического мышления. Все это является основой интенсификации процессов развития личности обучаемого.

- использование средств телекоммуникаций, реализующих информационный обмен на уровне общения через компьютерные сети (локальные или глобальные), обмен текстовой, графической информацией в виде запросов пользователя и получения им ответов из центрального информационного банка данных.

Телекоммуникационная связь позволяет в кратчайшие сроки тиражировать передовые педагогические технологии, способствует общему развитию студента.

- новая технология неконтактного информационного взаимодействия, реализующая иллюзию непосредственного вхождения и присутствия в реальном времени в стереоскопически представленном «экранном мире» - система «Виртуальная реальность».

Использование этой системы позволяет обеспечить аудиовизуальный и тактильный контакт между пользователем и стереоскопически представленными объектами виртуальной реальности при наличии обратной связи и использовании средств управления.

Перспективами использования системы «Виртуальная реальность» в сфере образования являются: профессиональная подготовка будущих специалистов в областях, которым необходимо стереоскопически представлять изучаемые или исследуемые объекты: стереометрии, черчения, инженерной графике, машинной графике, организации досуга, развивающих игр, развитию наглядно-образного, наглядно-действенного, интуитивного, творческого видов мышления.

Как показывает отечественный и зарубежный опыт применения СНИТ, реализация вышеизложенных возможностей позволяет обеспечить:

- предоставление студенту инструмента исследования, конструирования, формализации знаний о предметном мире и вместе с тем активного компонента предметного мира, инструмента измерения, отображения и воздействия на предметный мир;

- расширение и углубление изучаемой предметной области за счет возможности моделирования, имитации изучаемых процессов и явлений; организации экспериментально-исследовательской деятельности; экономии учебного времени при автоматизации рутинных операций вычислительного, поискового характера;

- расширение сферы самостоятельной деятельности обучаемых за счет возможности организации разнообразных видов учебной деятельности (экспериментально-исследовательская, учебно-игровая, информационно-учебная деятельность, а также деятельность по обработке информации, в частности и аудиовизуальной), в том числе индивидуальной, на каждом рабочем месте, групповой, коллективной;

- индивидуализацию и дифференциацию процесса обучения за счет реализации возможностей интерактивного диалога, самостоятельного выбора режима учебной деятельности и организационных форм обучения;

- вооружение обучаемого стратегией усвоения учебного материала или решения задач определенного класса за счет реализации возможностей систем искусственного интеллекта;

- формирование информационной культуры, компонентов культуры индивида, членов информационного общества, за счет осуществления информационно-учебной деятельности, работы с объектно-ориентированными программными средствами и системами;

- повышение мотивации обучения за счет компьютерной визуализации изучаемых объектов, явлений, управления изучаемыми объектами, ситуациями, возможности самостоятельного выбора форм и методов обучения, вкрапления игровых ситуаций.

Процесс информатизации образования и связанное с этим использование возможностей СНИТ в процессе обучения приводит не только к изменению организационных форм и методов обучения, но и к возникновению новых методов обучения.

Информатизация предметных областей, интеллектуализация учебной деятельности, общие интеграционные тенденции процесса познания окружающей информационной, экологической, социальной среды, поддерживаемые использованием СНИТ, приводят к расширению и углублению изучаемых предметных областей, интеграции изучаемых предметов или отдельных тем. Это обусловливает изменение критериев отбора содержания учебного материала. Они основываются на необходимости интенсификации интеллектуального процесса и саморазвития личности студента, умению формализовать знания о предметном мире, извлекать знания, пользуясь разными современными методами обработки информации.

Таким образом, в связи с развитием процесса информатизации и образования изменяется объем и содержание учебного материала, происходит переструктурирование программ учебных предметов (курсов), интеграция некоторых тем или самих учебных предметов, что приводит к изменению структуры и содержания учебных предметов (курсов) и, следовательно, структуры и содержания образования.

Параллельно этим процессам происходит внедрение инновационных подходов к проблеме уровня знаний учащихся, основанных на разработке и использовании комплекса компьютерных тестирующих, диагностирующих методик контроля и оценки уровня усвоения.

Изменение содержания и структуры образования, представлений об организационных формах, методах обучения и контролем за его результатами приводит к изменению частных методик преподавания.

Реализация возможностей СНИТ в процессе обучения и связанное с этим расширение спектра видов учебной деятельности приводят к качественному изменению дидактических требований к средствам обучения, учебной книге. Это наглядно демонстрируется на примере педагогических программных средств (ППС) учебного назначения.

1.3 Типология педагогических программных средств

Особое место в программном обеспечении персональных компьютеров занимают педагогические программные средства, с помощью которых реализуется автоматизированное обучение.

Педагогические программные средства (ППС) - совокупность компьютерных программ, предназначенных для достижения конкретных целей обучения.

ППС являются главной частью компьютерного программно-методического комплекса, включающего кроме педагогических программных средств методическое и дидактическое сопровождение данных программ.

Средства вычислительной техники должны поступать в систему образования с программным обеспечением, ориентированным на задачи обучения различным дисциплинам. Проблема создания и использования компьютерных учебных программ продолжает оставаться актуальной. Педагогическая ценность и качество ППС зависит от того, насколько полно учитываются при его разработке комплекс требований, предъявляемый к ним.

В настоящее время нет единой классификации ППС, хотя во многих работах в зависимости от методических целей, реализация которых оправдывает введение ППС, выделяют среди них следующие типы:

1. Программы-тренажеры - предназначены для формирования и закрепления умений и навыков, а также для самоподготовки студентов. При использовании этих программ предполагается, что теоретический материал учащимися уже усвоен. Многие из этих ППС составлены в духе бихевиоризма, когда за один из ведущих принципов берется подкрепление правильного ответа. ПК в случайной последовательности генерирует учебные задачи, уровень трудности которых определяется педагогом. Если обучаемый дал правильное решение, ему сообщается об этом, иначе ему предъявляется правильный ответ, или предоставляется возможность запросить помощь. Компьютерные учебные программы такого типа реализуют обучение, отличающееся от программированного обучения с помощью простейших технических устройств. Однако ПК обладает большими возможностями в предъявлении информации, чем в типе ответа. Многие системы позволяют даже вводить с некоторым ограничением конструированные ответы. В настоящее время разработано достаточно большое число программ рассматриваемого типа. При их разработке можно обойтись знаниями о процессе обучения и учебной деятельности на уровне «здравого смысла», т.е. интуитивного, часто недостаточно осознанного представление о процессе обучения и индивидуального опыта, приобретенного разработчиками в процессе преподавательской работы.

2. Контролирующие программы, предназначенные для контроля определенного уровня знаний и умений. Известно, что контроль знаний обучаемых представляет собой одно из самых важных и в то же время по характеру организации и уровню теоретической исследованности одно из самых слабых звеньев учебного процесса. Главный недостаток существующих форм и методов контроля заключается в том, что в большинстве случаев они еще не обеспечивают необходимой устойчивости и инвариантности оценки качества усвоения учебной информации, а также необходимой адекватности этой оценки действительному уровню знаний. Совершенствование контроля за ходом обучения должно концентрироваться вокруг узловой проблемы - повышения достоверности оценки формируемых знаний, умений и навыков. Эту проблему можно рассматривать в двух аспектах: во-первых, как увеличение степени соответствия педагогической оценки действительному уровню знаний обучаемых; во-вторых, как создание и реализация таких методических приемов контроля, которые обеспечили бы независимость оценок от случайных факторов и субъективных установок учителя. Использование соответствующих пакетов контролирующих программ позволит повысить эффективность обучения и производительность труда преподавателя, придаст контролю требуемую устойчивость и инвариантность, независимость от субъективных установок учителя.

3. Наставнические программы, которые ориентированы преимущественно на усвоение новых понятий, многие из них работают в режиме, близком к программированному обучению с разветвленной программой. Обучение с помощью таких программ ведется в форме диалога, однако по большей части ведется диалог, построенный на основе формального преобразования ответа обучаемого, т.е. фактический диалог.

4. Демонстрационные программы, предназначенные для наглядной демонстрации учебного материала описательного характера. Преподаватель может успешно использовать компьютер в качестве наглядных пособий при объяснении нового материала. Большими возможностями в интенсификации учебного процесса обладают те демонстрационные программы, в которых используется диалоговая или интерактивная графика.

5. Информационно-справочные программы предназначены для вывода необходимой информации.

В недалеком будущем студент при подготовке к занятиям или на занятиях сможет использовать ПК, подключенный через модем и телефонную линию связи к другим компьютерам и к библиотеке. В этом случае он может получить любую необходимую информацию, имея доступ к компьютеризированному каталогу книг и периодических изданий. С помощью компьютера учащийся сможет осуществить доступ к любому организованному хранилищу информации, ко многим различным банкам данных. Знать, как с помощью компьютера можно получить информацию, так же важно, как уметь пользоваться энциклопедией или библиотекой.

6. Имитационные и моделирующие программы, предназначенные для «симуляции» объектов и явлений. Эти программы особенно целесообразно применять, когда явление осуществить невозможно или это весьма затруднительно. При использовании таких программ абстрактные понятия становятся более конкретными и легче воспринимаются обучаемыми. Кроме этого учащиеся получают гораздо больше знаний при активном усвоении материала, чем просто запоминая пассивно полученную информацию.

7. Программы для проблемного обучения, которые построены в основном на идеях и принципах когнитивной психологии, в них осуществляется непрямое управление деятельностью учащихся. Это значит, что предъявляются разнообразные задачи и учащиеся побуждаются решать их путем проб и ошибок [3].

1.4 Необходимые условия успешного применения ПС

Изучение опыта использования СНИТ, в частности компьютера, в целях обучения, а также теоретические исследования в области проблем информатизации образования позволяют констатировать, что включение компьютера в учебный процесс оказывает определенное влияние на роль средств обучения, используемых в процессе преподавания того или иного предмета (курса), а само применение СНИТ деформирует уже традиционно сложившуюся структуру учебного процесса. Рассматривая педагогические аспекты проблем информатизации образования и результаты исследований в этой области психологов и методистов, следует констатировать, что в процессе общения обучаемого со СНИТ и, в частности, при работе с компьютерной программой, а также в процессе так называемого «экранного творчества» учащийся подменяет объекты реального мира моделями, изображениями этих объектов, символами, обозначающими объекты или отношения между ними, при этом восприятие студентов реального мира заменяется опосредованным восприятием последнего, что зачастую приводит к утрате предметной деятельности, к оторванности от действительности. Кроме того, работа за компьютером связана с высоким эмоциональным напряжением, которое не всегда и не каждому может быть полезно. Поэтому основным требованием к применению СНИТ в учебном процессе и условием успешности этого применения является четкая размеренность целей обучения, физических и психических возможностей учащихся и средств НИТ, применяемых в таком обучении. Долговременный положительный эффект в обучении с использованием СНИТ достигается наличием следующего:

- программно - методическое обеспечение, ориентированное на поддержку процесса преподавания определенного учебного предмета или курса, которое должно включать: программные средства поддержки процесса преподавания; инструментальные программные средства, обеспечивающие возможность автоматизации процесса контроля результатов учебной деятельности, разработки ПС, а также управления обучением;

- объектно-ориентированные программные системы, в основе которых лежит определенная модель объектного «мира пользователя» (например, система подготовки текстов, база данных, электронные таблицы, различные графические и музыкальные редакторы);

- средства обучения, функционирующие на базе НИТ, применение которых обеспечивает предметность деятельности, ее практическую направленность (например, различные электронные конструкторы; устройства, обеспечивающие получение информации об изменяющемся или регулируемом физическом параметре или процессе; модели для демонстрации принципов работы ЭВМ, ее частей, устройств);

- системы искусственного интеллекта, используемые в учебных целях (например, учебные базы данных, экспертные обучающие системы, учебные базы знаний);

- предметно-ориентированные среды обучающего и развивающего назначения, возможными способами реализации которые могут быть: программная - на базе технологии мультимедиа, на основе использования системы «Виртуальная реальность»; в современной педагогической практике отечественного образования их создание осуществляется в основном на базе программной реализации, а зарубежные разработки основываются главным образом на технологии мультимедиа.

Помимо вышеперечисленного в процесс обучения на базе НИТ целесообразно включены и традиционные средства обучения, обеспечивающие поддержку процесса преподавания того или иного учебного предмета. Необходимость этого обусловлена их специфическими функциями, которые передать СНИТ либо невозможно, либо нецелесообразно с психологической, педагогической или гигиенической точки зрения [4].

Подводя итог вышеизложенного, можно предложить следующий состав системных средств обучения нового поколения, в которые входят средства обучения, функционирующие на базе НИТ, отметив при этом назначение составляющих:

– средства обучения, предназначенные для поддержки процесса преподавания учебного предмета (курса), включающие программные средства;

– объектно-ориентированные программные системы, предназначенные для формирования информационной культуры и, в частности, культуры учебной деятельности;

– учебное, демонстрационное оборудование сопрягаемое с ЭВМ, предназначенное для самостоятельного изучения учебного материала при обеспечении предметной деятельности, ее практической направленности и, кроме того, позволяющее студенту реализовывать спектр возможностей СНИТ (управлять реальными объектами, осуществлять ввод и манипулирование текстовой и графической информацией, получать и использовать в учебных целях информацию о регулируемом физическом параметре или процессе).

2. Техническое задание

Анализ использования новых информационных технологий в обучении естественнонаучным дисциплинам показывает, что в практике создания обучающих систем можно выделить два главных направления. Первое из них связано с разработкой интегрированных обучающих сред, инструментальных средств, используемых при написании электронных учебников. Второе - с созданием подсистем отдельных фаз обучения и обучающих программ по различным темам дисциплины.

Практически все современные электронные учебники, разрабатываемые в основном с привлечением изобразительных средств: графики, мультипликации, фотографий, - весьма интересны, позволяют более глубоко, благодаря иллюстрациям, моделированию процессов и многоуровневому представлению знаний, усваивать изучаемый материал. Существенным недостатком современных электронных учебников является чрезвычайно высокая нагрузка на зрительный аппарат обучаемого. Поэтому, очевидно, будущее электронных учебников связано с мультимедиа средами.

Обучающая система должна включать следующие компоненты:

- теоретический материал;

- имитационная модель изучаемой темы;

- контролирующая система.

На контролирующую систему возлагаются не только оценочные функции, но и также демонстрация правильных ответов (в случае ошибок обучаемого), а для логически сложных тем и иллюстрация вывода правильного ответа.

В заключение следует отметить важность технологии написания электронных учебников. Должна обеспечиваться простота в корректировке содержания учебника.

Задача дипломной работы являлась разработка электронного учебника, который выполняет требуемый круг задач, для студентов, а так же в помощь пользователям, чья профессия связана с использованием сетевых технологий.

Одним из важнейших этапов разработки любого программного продукта является планирование его возможностей, тех, которые будут реально доступны по окончанию разработки, и тех, которые не получат реального воплощения. Для последних всегда должна существовать возможность их реализации в последующем, в новой версии программного продукта. Такие возможности получили название потенциальных - их, по разным причинам, нет в подготовленной редакции продукта, но они могут появиться в будущем. С этой точки зрения мой электронный учебник ничем не отличается от любого другого проекта. В нем помимо реализованных возможностей заложены и несколько потенциальных [5].

К реализованным возможностям относятся:

– ознакомительные страницы, разъясняющие пользователю назначение и структуру электронного учебника, методы навигации по его материалу;

– система линейного двустороннего перемещения по материалу учебника - Панель Навигации;

– система нелинейного перемещения, реализованная в виде гипертекстовой системы поиска информации;

– система всплывающих подсказок и дополнительной информации по терминам и понятиям, способным вызвать затруднения у студентов;

– использование графики высокого разрешения и богатой цветовой палитры;

– возможность ввода ответа на вопрос в форме выбора из предложенных вариантов ответов и ввод конструированного ответа;

– возможность прервать обучение в любой момент, перейти к ответам на вопросы и решению задач, или покинуть учебник и закрыть сеанс обучения;

– модуль распознавания правильности ответов и выставления оценки;

– ведение ведомости, в которой отражены входные данные студентов и оценки за решение практических заданий;

– система подсвечивающихся меню, облегчающих выбор желаемого пункта.

К не реализованным, но потенциально заложенным возможностям относятся следующие:

– подключение новых модулей, содержащих теоретический материал, контрольные вопросы и практические задания по вновь добавляемой теме;

– поддержка сетевого режима, когда учебник запускается на выделенном сервере, а пользователи находятся на рабочих местах;

– использование анимации и видеоизображения в учебнике, для пояснения и наглядного изложения объясняемых понятий;

– использование электронного учебника непосредственно с CD-ROM;

– и некоторые другие.

Вышеуказанные возможности должно обеспечить электронному учебнику простоту и удобство в работе, понизить утомляемость, повысить эффективность процесса обучения, предоставить студентам возможность использовать учебник как для непосредственного изучения материала, так и в виде справочного и методического пособия [6].

2.1 Основание для разработки

Большинство имеющихся на сегодняшний день систем разработки не обеспечивают возможности подробной структуризации учебного материала. Во многих случаях разработчику автоматизированной обучающей системы требуется наглядно представить ее структуру не только со стороны, а и с точностью в лучшем случае до целой темы, как это позволяет сделать большинство систем, но и более конкретно, с деталировкой до более мелких структур, таких как определения, теоремы, алгоритмы и др. Это позволит разработчику, увидеть возможные недоработки, неполноту материала, отсутствие каких-либо промежуточных элементов, необходимых для логической связи понятий. По данной структуре сразу можно будет увидеть базовые понятия, являющиеся основополагающими для данного учебника, знание которых необходимо перед началом процесса обучения. По такой структуре можно легко определить правильность последовательности подачи материала для студента, проверить корректность введенных определений. Наличие подобной структуры может послужить точкой опоры для построения интеллектуальной системы обучения, позволяющей в зависимости от уровня знаний пользователя указывать оптимальный путь обучения и контролировать усвоенные знания, выработать рекомендации по изменению плана учебного процесса. Все это в целом позволит усовершенствовать цикл обучения и уменьшить временные затраты, необходимые на изучение [7].

В данной дипломной работе были поставлены следующие цели:

- предоставить пользователям, изучающим основы информационной безопасности эффективное и легкодоступное средство обучения, которое включало бы в себя теоретический материал, вопросы и практические задания, и выполняло бы не только обучающую, но и контролирующую и оценивающую функции;

- провести анализ теоретического материала предлагаемого к компьютерной реализации с целью определения его пригодности к подобной реализации и степень ее эффективности;

- продолжить, и в чем-то оживить, процесс внедрения средств новых информационных технологий

- предоставить полноценное программное обеспечение, которое сможет применяться при изучении основ информационной безопасности сетевых технологий, и которым смогут пользоваться студенты.

Для достижения поставленных целей и решения предложенной задачи, была проделана следующая работа:

- рассмотрено современная ситуация в процессе компьютеризации нашего общества и конкретно процесса образования в высшей школе;

- проведена классификация существующих на данный момент компьютерных обучающих систем по их назначению и целям применения в образовании;

- выделены основные условия успешного применения средств НИТ в учебном процессе;

- детально изучена методика создания компьютерных обучающих мультимедиа систем, которая была в дальнейшем использована при разработке собственного компьютерного приложения;

- рассмотрены принципы изложения информации с точки зрения современных теорий психологии и дизайна;

- досконально изучены инструментальные средства разработки мультимедиа приложений Borland Delphi 7.0;

- проведен сравнительный анализ инструментальных сред с целью выявления системы, наиболее отвечающей требованиям, предъявляемым при разработке учебника;

- проведен анализ теоретического материала предлагаемого к изучению студентам;

- подобрана система контрольных вопросов для выявления уровня усвоения нового материала;

- подобрана система практических заданий предназначенных для закрепления изученного материала и выработке практических умений и навыков в решении подобных заданий;

- разработан и реализован действующий фрагмент электронного учебника, который может применяться при изучении информационной безопасности.

2.2 Формулирование требований к учебнику

Подводя итог всему вышесказанному, можно отметить отсутствие или недостаточную развитость во всех рассмотренных системах некоторых средств, весьма важных и полезных для разработчиков и пользователей автоматизированной обучающей системы. Можно сформулировать список возможностей, которые должны быть в автоматизированной обучающей системе.

Для пользователей:

Организация обучения разного уровня - от начального знакомства до подробного усвоения материала.

Возможность предоставления материала исходя из цели обучения.

Компоновка материала по результатам тестовых проверок.

педагогический программный учебник информационный

2.3 Этапы создания электронного учебника

Порядок разработки обучающих мультимедиа систем

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. 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. В силу этих обстоятельств в данной дипломной работе не будут рассматриваться обучающие компьютерные системы зарубежного производства.

Сейчас на рынке программного обеспечения появился выбор компьютерных обучающих систем. Появилось множество новых электронных учебников и обучающих систем. Их разработкой занимаются фирмы специализирующиеся на компьютерных средствах обучения. 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.

Анализ используемых компьютерных обучающих систем показывает, что ситуация с программным обеспечением находится на стадии развития. Широко используются обучающие системы но мало применяются системы для обучения основам сетевых технологий, в силу их отсутствия на рынке.

Исходя из вышеизложенных соображений, тема дипломной работы «Разработка электронного учебника информационная безопасность» является актуальной в силу того, что потребность в таком электронном учебнике несомненно есть, а самих учебников по данной теме очень мало и относительно дорого. Поэтому, своей целью считаю разработать работоспособный фрагмент электронного учебника по «информационной безопасности», который может применятся для обучения студентов.

II этап: разработка содержания. Разрабатываемый электронный учебник предназначен для самостоятельной работы студентов изучающих основы информационной безопасности. Его создание имеет своей целью предоставить изучающим весь теоретический материал, предусмотренный программой курса, а также тесты для контроля приобретенных знаний.

Данный теоретический материал пригоден к компьютерной реализации и может быть эффективно представлен в виде электронного учебника. Этот вывод основывается на том, что этот теоретический материал четко структурирован, имеет резко выраженную практическую направленность и предоставляет студентам большой простор для самостоятельной работы.

Из рассмотренных тем, первой для реализации была выбрана тема «информационной безопасности». Эта тема является одной из базовых тем, она представляется основой при дальнейшем изучении информационной безопасности.

III этап: описание курса. Предлагаемый компьютерный учебник разбит на несколько законченных взаимосвязанных фрагментов, каждый из которых обладает определенной функцией и визуально представлен отдельным модулем. В дальнейшем будем называть их блоками. Итак, в учебнике существуют следующие блоки:

- блок изучения теоретического материала - здесь студентам предлагается теоретический материал по изучаемой теме, разбитый на главы. Встроенные средства навигации позволят им свободно перемещаться по всему материалу учебника и находить интересующую их информацию;

- блок контрольных вопросов, - предназначен для контроля знаний по пройденной теме, по окончанию обучения студенты должны будут знать ответы на все вопросы, система сможет оценить успешность обучения;

Кроме блоков в электронном учебнике реализованы несколько систем:

- гипертекстовая система - позволяет студентам осуществлять нелинейный доступ к информации учебника, перемещаться по материалу не последовательно от начала к концу, а избирательно, ориентируясь на свои потребности;

Реализация вышеописанных блоков и систем учебника велась с применением текстовых форматов. Блок теоретического материала представлен в классическом текстовом формате, как наиболее привычном и оптимальном для учебников подобного рода.

IV этап: реализация курса - на этом этапе происходит выбор технико-программных платформ и непосредственно программирование с помощью выбранной авторской системы или системы программирования.

Аппаратной платформой для реализации проекта электронного учебника была выбрана база IBM-совместимых компьютеров.

Не менее важным видится и выбор программных средств реализации компьютерного учебника - от выбора той или иной авторской системы зависят не только внешний вид учебника, его эстетический уровень, но и его функциональность, способность поддерживать различные форматы данных, соответствие стандартам мультимедиа, зависит будет ли он привязан к авторской системе в которой разрабатывался или сможет работать на любом компьютере в независимости от установленного на нем программного обеспечения.

Был проведен сравнительный анализ нескольких наиболее широко распространенных и часто используемых авторских систем и одной системы программирования. Borland Delphi 7.0. Целью проведения этого анализа являлось выявление достоинств и недостатков предложенных к рассмотрению авторских систем и систем программирования. По результатам анализа необходимо было выбрать систему, наиболее полно отвечающую требованиям, предъявляемым при создании электронных учебников. О том, как проходил анализ и каковы его результаты подробно описано в следующих параграфах.

V этап: опробование и тестирование - на этом этапе начинается испытание разработанного приложения, проводится серия тестов с целью выявить ошибки программирования. 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

Применительно к предлагаемому компьютерному учебнику можно сказать, что он разрабатывался для использования студентами младших курсов, а также тем кто работает в этой структуре. Но этим диапазон его применения не исчерпывается. Помимо указанных студентом им могут пользоваться и пользователи имеющие отношение к сетевым технологиям. Кроме самостоятельной работы с учебником может применяться и такая форма работы, как интегрированные занятия по основам. 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.

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 [10].

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.

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.

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[11].

Следует позаботиться о том, чтобы идентичные данные были представлены унифицировано, а разноплановые - по-разному.

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, 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.

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.

В последнее время широко применяется музыкальное сопровождение зрительной информации. Основной функцией музыкального сопровождения является создание соответствующего эмоционального тона и поддержание внимания учащихся. 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 [12].

3. Проектная часть