Технология разработки электронных учебных пособий при помощи информационного интегратора "Иерархия-2000"

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

ГЛАВА 1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ РАЗРАБОТКИ И ПРИМЕНЕНИЯ

ЭЛЕКТРОННЫХ УЧЕБНЫХ ПОСОБИЙ

1.1 Электронный учебное пособие, его преимущества и недостатки

1.2 Требования, предъявляемые к педагогическим программным средствам

Глава 2 ТЕХНОЛОГИЯ разработки ЭЛЕКТОРННЫХ УЧЕБНЫХ ПОСОБИЙ ПРИ ПОМОЩИ ИНФОРМАЦИОННОГО ИНТЕГРАТОРА «ИЕРАРХИЯ -2000»

2.1 Информационный интегратор «Иерархия-2000» как технологическое средство разработки электронных изданий

2.2 Разработка электронного учебного пособия по школьному курсу информатики

Глава 3 ПРАКТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЭЛЕКТРОННОГО

УЧЕБНОГО ПОСОБИЯ НА ЗАНЯТИЯХ ПО ИНФОРМАТИКЕ

3.1 Методика применения электронного учебного пособия в школе

3.2 Практическая апробация разработанных педагогических программных средств

Заключение

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Приложение

ВВЕДЕНИЕ

электронное пособие информационный интегратор

При реформировании образовательной политики в России, начавшейся в 90-гг., был взят курс на активную реализацию многоуровневого, непрерывного и, особенно, дистанционного образования. В связи с этим, возникла проблема создания качественной учебной базы, в частности электронных учебных пособий: это литература нового поколения, объединяющая достоинства традиционных учебников и возможности компьютерных технологий.

Электронное учебное пособие - это обучающая программная система комплексного назначения, которая обеспечивает непрерывность и полноту дидактического цикла процесса обучения; предоставляет теоретический материал, обеспечивает тренировочную учебную деятельность, осуществляет контроль уровня знаний, а также обеспечивает информационно-поисковую деятельность, математическое и имитационное моделирование с компьютерной визуализацией, сервисные услуги при условии интерактивной обратной связи. Оно в большей степени инструмент обучения и познания, оно и репетитор, и тренажер и самоучитель. Электронное учебное пособие - это совокупность графической, текстовой, цифровой, речевой, музыкальной, видео-, фото - и другой информации, а также печатной документации пользователя, которая может находиться на любом электронном носителе - магнитном (магнитная лента, магнитный диск и др.), оптическом (CD-ROM, DVD и др.), а также в электронной компьютерной сети.

В настоящее время многие занимаются разработкой электронных учебных пособий. Это фирмы, осуществляющие массовый выпуск программных средств по самым разным учебным дисциплинам, такие как: “1С”, “Кирилл и Мефодий”, “Новый диск”, и др. Так же многие учебные заведения самостоятельно занимаются разработкой программного обеспечения образовательного назначения. Но, среди всего разнообразия программной продукции на современном рынке качественных электронных изданий явно недостаточно.

Все выше сказанное определяет актуальность настоящего исследования.

Цель исследования: определение возможностей и путей изучения школьной информатики с использованием, электронного учебного пособия, разработанного в информационном интеграторе «Иерархия -2000».

Исследование поставленной проблемы потребовало решения следующих частных задач:

Ё Рассмотреть аспекты создания электронного учебного пособия по информатике;

Ё Отобрать содержание и разработать структуру курса информатики в средней школе

Ё Провести экспериментальную проверку полученных результатов.

Решение поставленных задач осуществлялось с использованием следующих методов:

Ё анализ литературы по проблеме исследования;

Ё изучение требований к электронному учебному пособию;

Ё изучение «Информационного интегратора «Иерархия 2000» »

Ё создания электронного учебного пособия.

Данная дипломная работа состоит из введения, трех глав, заключения, списка литературы и приложения.

ГЛАВА 1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ РАЗРАБОТКИ И ПРИМЕНЕНИЯ ЭЛЕКТРОННЫХ УЧЕБНЫХ ПОСОБИЙ

1.1 Электронное учебное пособие, его преимущества и недостатки

В настоящее время активно разрабатываются компьютерные инструментальные средства для ведения учебных курсов. Практически по всем направлениям учебных дисциплин создаются электронные учебники, учебные пособия и самоучители. Усиление интереса к подобным источникам связано с появлением мультимедийных технологий, а также с развитием средств коммуникаций, сети Интернет.

Однако создание и организация учебных курсов с использованием электронных обучающих средств, в особенности на базе Интернет-технологий, является непростой технологической методической задачей. При этом большие трудозатраты по разработке электронных обучающих средств зачастую не компенсируются их эффективностью по причине их быстрого устаревания. 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-ориентированной системы обучения.

Основными факторами интенсификации учебного процесса с помощью электронных пособий являются:

1. повышение целенаправленности;

2. усиление мотивации;

3. повышение информативной емкости учебного содержания;

4. активизация учебно-познавательной деятельности обучаемых;

5. ускорение темпа учебных действий.

Электронное учебное пособие эффективно, когда имеются:

1. практически мгновенная обратная связь;

2. возможность быстрого поиска необходимой справочной информации;

3. демонстрационные примеры и модели (пособие рассказывает, показывает, объясняет, демонстрирует);

4. контроль (тренаж, самоконтроль, тестирование).

Сформулируем несколько принципов построения электронного учебного пособия:

1. нелинейное и многоуровневое представление учебной информации;

2. нацеленность на личность (личностно-ориентированное обучение), на самостоятельную и индивидуальную работу;

3. интеграция линий развития психической деятельности личности: наблюдения, мыслительной деятельности и практических действий (демонстрация, моделирование, информативность, интерактивность)

В отличие от классического “бумажного” варианта учебного пособия электронное предназначено для иного стиля обучения, в котором нет ориентации на последовательное, линейное изучение материала.

У электронных пособий достаточно преимуществ в сравнении с традиционными (классическими). Действительно, электронная учебная литература позволяет осуществлять:

1. автоматизацию и интенсификацию педагогического труда (при проектировании систем обучения, подготовке к занятиям и отборе учебного материала в соответствии с поставленной задачей обучения, формировании дидактических материалов);

2. реализацию игровых форм обучения (деловых, контрольно-тестирующих и др.);

3. обеспечения эргономических требований, выражающихся в минимизации умственных усилий обучающегося, т.е. затрат нервной энергии на единицу прочно усвоенных знаний;

4. машинную имитацию реальных объектов (систем) с образно-художественным представлением (визуализацией) динамических результатов имитационного моделирования;

5. использование гипертекстового и мультимедийного представления информации;

6. комфортность в работе за счет создания дружественного интерфейса, учета индивидуальных способностей обучающегося;

7. простоту хранения больших информационных массивов (справочная информация на CD-диске занимает существенно меньше места, чем несколько томов энциклопедии);

8. реализацию экологических требований (защита лесных массивов от вырубки, закрытие вредных производств по изготовлению бумаги, типографской краски и т.п.).

Также, информация, представленная на электронных носителях, приносит экономию денежных средств и трудозатрат за счет сокращения расходов на транспортировку и хранение. Но, в то же время, затраты интеллектуального труда авторских коллективов-создателей электронных пособий несопоставимо выше, чем при выпуске традиционной литературы.

Несмотря на неоспоримые достоинства, применение электронных обучающих средств не лишено определенных недостатков. В их числе недостатки, вызванные специфическими особенностями работы с информацией на электронных носителях (чтение с экрана менее удобно, чем с листа бумаги, вызывает повышенную утомляемость органов зрения, требует наличия соответствующих технических средств и т.д.). Гораздо более существенны недостатки, вызванные погрешностями в написании электронных пособий. Это выражается в отсутствии:

1. учета психолого-педагогических требований;

2. адресности (учета индивидуальных особенностей обучающегося, состояния его здоровья (например, инвалидности), профессиональной направленности в обучении и т.д.);

3. унификации в использовании терминологии и обозначений;

4. междисциплинарных связей и недостаточной преемственности материала;

5. единого подхода к подбору иллюстративного материала.

Такая ситуация возникла вследствие того, что процесс интенсивного создания электронных пособий начался сравнительно недавно, и во многом он протекает стихийно, поэтому в коллектив разработчиков программных продуктов учебного назначения не всегда входят специалисты в области педагогики и психологии, эргономики, медицины и т.д.

1.2 Требования к педагогическим программным средствам

Анализ педагогической практики использования программных средств учебного назначения позволяет заключить, что наиболее существенными причинами создания низкокачественных (с педагогической точки зрения) компьютерных программ являются, во-первых, частичное, а порой и полное игнорирование дидактических принципов обучения при их разработке, и, во-вторых, неправомерный перенос традиционных форм и методов обучения в новую технологию обучения, использующую компьютер. Судя по всему, одинаково вредно как полное отрицание традиционных подходов к обучению с использованием возможностей современных ПЭВМ, так и огульная замена этих подходов новыми конструкциями. Ответ на вопрос, каково соотношение традиционных форм, методов обучения и новых приемов или насколько последние должны дополнять либо замещать традиционные, не может быть решен однозначно.

Таблица 1: Соотнесение типа ИПС с возможностью разработки на его базе ПС определенного методического назначения

	Методическое назначение ПС
Тип ИПС	созданных на базе ИПС
	1	2	3	4	5	6	7	8	9
ИПС для разработки
автоматизированных систем
контролирующего,
консультирующего,
тренингового назначения		+	+	+
авторские системы,
предназначенные для
конструирования ПС		+	+	+			+		+
системы компьютерного моделирования	+		+		+	+	+	+
программные среды со
встроенными элементами технологии	+		+			+	+
обучения
ИПС, обеспечивающие
операции по	+	+	+	+
Систематизации учебной информации
экспертные системы
учебного назначения	+	+	+	+

Обозначения

1 - Обучающие ПС	5 - Имитационные ПС
2 - Контролирующие ПС	6 - Моделирующие ПС
3 - ПС-тренажеры	7 - Демонстрационные ПС
4 - Информационно--	8 - Учебно-игровые ПС
справочные ПС	9 - Досуговые ПС
Примечание.
Знак "+" означает наличие возможности реализации методического назначения ПС. разработанного на базе данного типа ИПС

В настоящее время уже ни у кого не вызывает сомнения тот факт, что в условиях информатизации образования меняется парадигма педагогической науки, изменяется структура и содержание образования. Новые методы обучения, основанные на активных, самостоятельных формах приобретения знаний и работе с информацией, вытесняют демонстрационные и иллюстративно-объяснительные и методы, широко используемые традиционной методикой обучения, ориентированной в основном но коллективное восприятие информации. Параллельно этому идет процесс использования программных средств и систем учебного назначения (пакетов программных средств учебного назначения) для поддержки традиционных методов обучения. При этом программным средствам (системам), используемым в учебных целях, передаются в какой--то мере обучающие функции и, следовательно, каждая программа должна строиться сообразно дидактическим принципам обучения, определяющим дидактические требования к ППС. Вместе с тем методика преподавания каждого учебного предмета в свою очередь учитывает своеобразие и особенности соответствующей науки, поэтому правомерно говорить о методических требованиях к ППС, которые предусматривают специфику и своеобразие каждой конкретной науки и соответствующего ей учебного предмета. Определяя педагогические требования, предъявляемые к ППС, необходимо учитывать также обоснование выбора темы для ППС, аргументированное определенными методическими целями, и обеспечивать проверку педагогической эффективности использования ППС.

Помимо этого при разработке ППС необходимо учитывать еще и ряд других факторов: возрастные и индивидуальные особенности учащихся, обеспечение доброжелательной и тактичной формы обращения к ученику, возможность повторных обращений к программе в случае неудачной попытки. Все это обусловливает позитивный фон общения пользователя с ЭВМ, определяя эргономические требования к содержанию и оформлению ППС. Большое значение при разработке ППС необходимо уделять удобством пользователя программой, обеспечивая процесс ее применения необходимым сервисом, простотой использования, гарантией устойчивости от несанкционированного нажатия клавиш, надежностью, возможностью легкого возврата на исходные позиции, рассылкой по сети (в условиях использования комплекта учебной вычислительной техники), возможностью переноса на ЭВМ другого типа. Вышеперечисленное определяет технические требования к ППС, соблюдение которых крайне важно, ибо малейшее отклонение от них может привести к дискредитации самой идеи использования компьютера в учебном процессе.

Общеизвестно, что разработка ПС. используемых в учебных целях, представляет собой очень сложный процесс, требующий коллективного труда не только учителей, методистов, программистов, но и психологов, гигиенистов, дизайнеров. В связи с этим правомерно предъявлять комплекс требований к разрабатываемым ППС, чтобы их использование не вызывало бы отрицательных (в психолого--педагогическом или физиолого--гигиеническом смысле) последствий, а служило бы целям интенсификации учебного процесса, развития личности обучаемого.

Основные требования, предъявляемые к ППС:

*педагогические требования (дидактические; методические; обоснование выбора тематики учебного курса; проверка на педагогическую целесообразность использования и эффективность применения);

*технические требования;

*эргономические требования;

*эстетические требования;

* требования к оформлению документации.

Остановимся более детально на раскрытии сущности дидактических требований, предъявляемых к разрабатываемым ППС.

Дидактические требования к ППС.

Требование обеспечения научности содержания ППС предполагает предъявление средствами программы научно--достоверных сведений (по возможности методами изучаемой науки). При этом возможность моделирования, имитации изучаемых объектов, явлений, процессов (как реальных, так и "виртуальных") может обеспечить проведение экспериментально -- исследовательской деятельности, инициирующей самостоятельное "открытие" закономерностей изучаемых процессов, и вместе с тем приблизить школьный эксперимент к современным научным методам исследования.

Требование обеспечения доступности означает, что предъявляемый программой учебный материал, формы и методы организации учебной деятельности должны соответствовать уровню подготовки обучаемых и их возрастным особенностям. Установление того, доступен ли пониманию обучаемого предъявляемый с помощью ППС учебный материал, соответствует ли он ранее приобретенным знаниям, умениям и навыкам, производится с помощью тестирования. От установленных результатов зависит дальнейший ход обучения с использованием ППС.

Требование адаптивности (приспосабливаемость ППС к индивидуальным возможностям обучаемого) предполагает реализацию индивидуального подхода к обучаемому, учет индивидуальных возможностей воспринять предложенный учебный материал. Реализация адаптивности может обеспечиваться различными средствами наглядности, несколькими уровнями дифференциации при предъявлении учебного материала по сложности, объему, содержанию.

Требование обеспечения систематичности и последовательности обучения с использованием ППС предполагает необходимость усвоения обучаемым системы понятий, фактов и способов деятельности в их логической связи с целью обеспечения последовательности и преемственности в овладении знаниями, умениями и навыками.

Требование обеспечения компьютерной визуализации учебной информации предъявляемой ППС, предполагает реализацию возможностей современных средств визуализации (например, средств компьютерной графики, технологии Мультимедиа) объектов, процессов, явлений (как реальных, так и "виртуальных"), а также их моделей, представление их в динамике развития, во временном и пространственном движении, с сохранением возможности диалогового общения с программой.

Требование обеспечения сознательности обучения, самостоятельности и активизации деятельности обучаемого предполагает обеспечение средствами программы самостоятельных действий по извлечению учебной информации при четком понимании конкретных целей и задач учебной деятельности. Активизация деятельности обучаемого может обеспечиваться возможностью самостоятельного управления ситуацией на экране, выбора режима учебной деятельности; вариативности действий в случае принятия самостоятельного решения; создания позитивных стимулов, побуждающих к учебной деятельности, повышающих мотивацию обучения (например, вкрапление игровых ситуаций, юмор, доброжелательность при общении, использование различных средств визуализации).

Требование обеспечения прочности усвоения результатов обучения предполагает обеспечение осознанного усвоения обучаемым содержания, внутренней логики и структуры учебного материала, представляемого с помощью ППС. Это требование достигается осуществлением самоконтроля и самокоррекции; обеспечением контроля на основе обратной связи, с диагностикой ошибок по результатам обучения и оценкой результатов учебной деятельности, объяснением сущности допущенной ошибки; тестированием, констатирующим продвижение в учении.

Требование обеспечения интерактивного диалога предполагает необходимость его организации при условии обеспечения возможности выбора вариантов содержания изучаемого, исследуемого учебного материала, а также режима учебной деятельности, осуществляемой с помощью ППС.

Требование развития интеллектуального потенциала обучаемого предполагает обеспечение: развития мышления (например, алгоритмического, программистского стиля мышления, наглядно-образного, теоретического); формирования умения принимать оптимальное решение или вариативные решения в сложной ситуации; формирования умений по обработке информации (например, на основе использования систем обработки данных, информационно--поисковых систем, баз данных).

Требование обеспечения суггестивной (от английского слова suggest -- предлагать, советовать) обратной связи при работе с ППС предполагает как обеспечение реакции программы на действия пользователя, в частности при контроле с диагностикой ошибок по результатам учебной деятельности на каждом логически законченном этапе работы по программе, так и возможность получить предлагаемый программой совет, рекомендацию о дальнейших действиях или комментированное подтверждение (опровержение) выдвинутой гипотезы или предположения. При этом целесообразно обеспечить возможность приема и выдачи вариантов ответа, анализа ошибок и их коррекции.

Методические требования к ППС предполагают необходимость: учитывать своеобразие и особенности конкретного учебного предмета; предусматривать специфику соответствующей науки, ее понятийного аппарата, особенности методов исследования ее закономерностей; реализации современных методов обработки информации.

Обоснование выбора темы учебного предмета (курса) при разработке ППС необходимо аргументировать педагогической целесообразностью его использования и, в частности, методическими целями, достижение которых осуществимо только при реализации возможностей СНИТ.

Ниже перечислим те требования, которые ввиду их специфики затрагивают не только педагогические проблемы.

Эргономические требования к содержанию и оформлению ППС обусловливают необходимость:

* учитывать возрастные и индивидуальные особенности учащихся, различные типы организации нервной деятельности, различные типы мышления, закономерности восстановления интеллектуальной и эмоциональной работоспособности;

* обеспечивать повышение уровня мотивации обучения, положительные стимулы при взаимодействии обучаемого с ППС (доброжелательная и тактичная форма обращения к ученику, возможность неоднократного обращения к программе в случае неудачной попытки, возможность вкрапления в программу игровых ситуаций);

* устанавливать требования к изображению информации (цветовая гамма, разборчивость, четкость изображения), к эффективности считывания изображения, к расположению текста на экране ("оконное", табличное, в виде текста, заполняющего весь экран, и т. д.), к режимам работы с ППС.

Эстетические требования к ППС устанавливают: соответствие эстетического оформления функциональному назначению ППС; соответствие цветового колорита назначению ППС и эргономическим требованиям; упорядоченность и выразительность графических и изобразительных элементов ППС.

Программно-технические требования к ППС определяют требования по обеспечению: устойчивости к ошибочным и некорректным действиям пользователя; минимизации времени на действия пользователя; эффективного использования технических ресурсов (в том числе и внешней памяти); восстановления системной области перед завершением работы программы; защиты от несанкционированных действий пользователя; соответствия функционирования ППС описанию в эксплуатационной документации.

Требования к оформлению документации на разработку и использование ППС устанавливают единый порядок построения и оформления основных документов на разработку и использование ППС, создаваемых в учреждениях и организациях независимо от их ведомственной принадлежности.

Некоторые авторы выделяют свои требования к обучающим программам, которые рекомендуется учитывать при разработке и оценке их качества. Так, Кречетников К. Г. на конференции ИТО-2001 предложил такие требования:

1. научность содержания; обеспечение возможности построения содержания учебной деятельности на научно-обоснованных принципах;

2. открытость; возможность реализации любого способа управления учебной деятельностью; обеспечение возможности модификации;

3. целенаправленность; обеспечение обучающегося постоянной информацией о ближайших и отдаленных целях обучения, степени достижения целей;

4. обеспечение мотивации; постоянное стимулирование высокой мотивации обучающихся, подкрепляемой активными формами работы, высокой наглядностью, своевременной обратной связью;

5. наличие входного контроля; диагностика обучающегося перед началом работы с целью обеспечения индивидуализации обучения, а также оказания требуемой первоначальной помощи;

6. индивидуализация обучения; содержание и трудность учебного предмета должны соответствовать возрастным возможностям и индивидуальным особенностям обучающихся; программа должна включать динамическую модель обучающегося;

7. креативность; развивающий характер обучения; обеспечение подготовки специалистов с высоким творческим потенциалом;

8. обеспечение систематической обратной связи;

9. наличие развитой системы помощи; помощь должна быть многоуровневой, педагогически обоснованной, учитывающей характер затруднения и модель обучающегося;

10. наличие многоуровневой организации учебного материала, базы знаний и банка заданий;

11. педагогическая гибкость; программа должна позволять обучающемуся самостоятельно принимать решение о выборе стратегии обучения;

12. наличие специально отведенного места для рефлексии обучающихся;

13. возможность документирования хода процесса обучения и его результатов;

14. наличие интуитивно понятного дружелюбного интерфейса;

15. обеспечение возможности получения твердой копии статических разделов программы;

16. наличие развитой поисковой системы, режимов “лупы”, “автопоказа”;

17. наличие блока контроля утомления обучающегося, блока релаксации;

18. надежность работы и системная целостность.

Глава 2 ТЕХНОЛОГИЯ разработки ЭЛЕКТОРННЫХ УЧЕБНЫХ ПОСОБИЙ ПРИ ПОМОЩИ ИНФОРМАЦИОННОГО ИНТЕГРАТОРА «ИЕРАРХИЯ -2000»

2.1 Информационный интегратор «Иерархия 2000» как технологическое средство разработки электронных изданий

Информационный интегратор «Иерархия 2000» позволяет оперативно с максимальной визуализацией строить, редактировать, сохранять и обрабатывать любые иерархические структуры данных и сопровождающую их гипермедиа-информацию. Порождение информационных продуктов (в том числе и электронных средств обучения) на основе обработки иерархии понятий происходит в соответствии с принципами информационного интегрирования.

Основой представления данных в системе служит электронная иерархическая древовидная структура: для каждой образовательной области строится специальное дерево (иерархия), отражающее структуру и подчиненность понятий данной области. Вершинами такого дерева являются образы конкретных понятий, именуемые терминами. Некоторые из терминов обозначают родовые понятия, т.е. такие, которые объединяют (в том или ином смысле - в зависимости от содержания изучаемой области) группы видовых понятий. Видовые понятия, в свою очередь, могут оказаться родовыми для групп понятий следующего уровня иерархии.

Пользователю предоставлены все необходимые средства для построения и редактирования иерархии понятий. В их числе операции, применимые как к отдельным вершинам электронной древовидной структуры, так и ко всей структуре в целом. К числу операций первого типа можно отнести:

переход от одной вершины к другой, навигацию по иерархии;

создание вершины с первоначальным определением ее имени;

вставку вновь создаваемой вершины до и после текущей вершины, а также объявление вновь создаваемой вершины дочерней по отношению к текущей вершине;

редактирование имени вершины;

удаление вершины и поддерева, для которого данная вершина являлась корневой;

копирование вершин и соответствующих поддеревьев;

перемещение вершин и поддеревьев;

вставка в качестве поддерева иерархии, сохраненной ранее в виде файла на одном из внешних носителей;

поиск вершины по имени;

присоединение файлов к вершине;

изменение параметров вершин (вида шрифта, стиля, размера, цвета, правила обработки и пр.);

задание комментариев к вершинам.

В числе операций, объектом действия которых выступает вся электронная иерархия можно назвать:

изменение параметров дерева (вида шрифта, стиля, размера, цвета, правила обработки и пр.);

сохранение дерева и сопутствующей информации в виде файла на одном из внешних носителей;

загрузка ранее сохраненных иерархий с внешнего носителя в информационный интегратор для редактирования и обработки;

печать иерархии;

различные виды обработки иерархии, связанные с обходом древовидной структуры и порождением электронных информационных ресурсов.

Как следует из предыдущего перечисления для редактируемой иерархии вводится понятие текущей вершины. По аналогии с другими программными средствами текущей вершиной является элемент дерева, с которым в данный момент времени будут происходить инициируемые пользователем изменения. В Информационном интеграторе текущая вершина имеет специальную подсветку, играющую роль своеобразного курсора, указывающего пользователю в каком месте иерархической структуры он находится.

Как уже отмечалось, предусмотрены операции перехода от одной вершины к другой, которые визуализируются благодаря перемещению курсора на экране. Возможно два режима перемещения. При первом режиме курсор передвигается от одной вершине к другой с учетом связей между вершинами (движение по ветвям древовидной структуры), при втором - курсор перемещается по элементам дерева, находящихся в соседних текстовых строках экрана (движение по строкам). Любая из подобных групп операций обеспечивает достаточно удобную навигацию по древовидной структуре: перемещая курсор, человек может определить место для вставки, удаления или перемещения вершины, указать вершину для изменения имени или параметров.

Для удобства управления редактированием в «Иерархии-2000» предусмотрено контекстно-зависимое меню команд, возникающее на экране при нажатии на одну из клавиш мыши. В случае, если мышь указывает на вершину электронной иерархии, такое меню предлагает пользователю действия, относимые к вершинам и предусмотренные вышеуказанным перечислением. Кроме этого, большинство подобных действий можно инициировать и с помощью основного горизонтального меню, находящегося в верхней части экранного пространства. Кроме этого, наличие дублирования большинства команд в основном меню позволяет строить и редактировать электронные иерархии, пользуясь одной лишь клавиатурой. Манипулирование со всеми элементами основного и контекстно-зависимого меню происходит по стандартным правилам, принятым в программных средствах, функционирующих в операционной системе Microsoft Windows.

Важной особенностью описываемого средства работы с иерархическими структурами является возможность скрытия поддеревьев на экране. Любые ветви иерархии могут быть принудительно помечены как неизображаемые. Такие поддеревья с точки зрения оперирования ничем не отличаются от других фрагментов электронной иерархической структуры. Примечательно, что в отличие от простого линейного текста в иерархической системе понятий скрытыми могут оказаться только замкнутые по смыслу совокупности вершин. За счет скрытий улучшается обозримость структуры обрабатываемой образовательной области без смысловых потерь, появляется возможность отдельного рассмотрения иерархических срезов. Как следствие, повышается удобство конструирования средств обучения.

Горизонтальный и вертикальный размеры выстраиваемых пользователем электронных иерархий в Информационном интеграторе не ограничены. Ограничение накладывается лишь аппаратным ресурсообеспечением. В связи с этим, как правило, размеры древовидных структур, отражающие тезаурус той или иной образовательной области, существенно превышают размеры экранного пространства, доступного для визуализации дерева. Для удобства оперирования с большими по размеру электронными иерархиями в Информационном интеграторе предусмотрен их вертикальный и горизонтальный скроллинг. Инициирование скроллинга осуществляется путем перемещения курсора к вершине, находящейся за пределами «видимой» части иерархии или управлением скроллингом с помощью вертикальной и горизонтальной полос прокрутки.

Безусловно, основная работа с терминами образовательной области в Информационном интеграторе «Иерархия-2000» происходит в режиме построения или редактирования древовидной структуры. Однако, данное программное средство предоставляет пользователю возможность манипулирования терминами, собранными в специальном алфавитном списке (глоссарии), который формируется автоматически параллельно с конструированием или редактированием древовидной структуры. Алфавитный список, представляет собой множество терминов, визуализируемых в специальном окне на экране компьютера в алфавитном порядке. Для элементов алфавитного списка (в случае активизации соответствующего окна) также предусмотрены текущий элемент, контекстное меню, навигация и скроллинг.

В ходе работы над дипломным проектом была построена электронная иерархическая система понятий в Информационном интеграторе «Иерархия-2000» для школьного курса информатики, которая показана на рисунке 1

Рисунок 1

Из рисунка видно, что основным объектом, выстраиваемым пользователем является электронное дерево-иерархия. При этом из двух множеств терминов в Информационном интеграторе иерархическая структура играет основную роль, а алфавитный список - подчиненную. Наличие подобной зависимости обусловлено взаимосвязью операций, возможных для элементов электронной иерархии и алфавитного списка:

1. Добавление нового элемента иерархической структуры автоматически порождает создание нового элемента и упорядочение алфавитного списка;

2. Удаление элемента или ветви иерархической структуры не вызывает удаления соответствующих элементов алфавитного списка;

3. Перемещение элементов внутри иерархической структуры не оказывает влияния на алфавитный список;

4. Принудительное добавление пользователем элементов в алфавитный список без соответствующих добавлений в иерархическую структуру не допускается;

5. Удаление элементов в алфавитном списке возможно только для тех терминов, которые не имеют аналогов в иерархической структуре.

Из данного набора свойств следует, что у пользователя имеется возможность удалить часть элементов иерархической структуры без изменения количественного и качественного состава алфавитного списка. Это порождает целый ряд дополнительных преимуществ, связанных с возможностью отложить термины для последующей постановки в дерево, отследить историю развития терминологии, предоставить пользователю выстроить дерево из заранее заданных элементов, но, например, согласно другим критериям структуризации понятий. Вместе с тем имеется возможность удаления всех «лишних» элементов алфавитного списка.

Тезаурус образовательной области, содержащий в себе множество понятий и связей между ними, безусловно, представляет собой ту смысловую основу, которая должна быть доведена до учащегося в результате процесса обучения. В этой связи любые средства обучения, включая электронные, должны строиться в строгом соответствии с подобными информационными иерархиями, отражать их структуру и смысловую подчиненность понятий. Однако практика показывает, что для нормального учебного процесса этого недостаточно. Необходим дополнительный объем учебного информационного материала, с помощью которого до обучаемого могли бы быть доведены особенности информационной базы, содержащейся в тезаурусе образовательной области. При этом содержание, объем и вид такого материала должны варьироваться в зависимости не только от специфики образовательной области но и от индивидуальных особенностей конкретного контингента учащихся. Здесь речь идет о сопровождающих любой учебный курс описаниях, пояснениях, примерах, демонстрациях и пр.

Необходимость расширения информационного материала нашла отражение в Информационном интеграторе «Иерархия-2000» за счет механизма дополнения элементов иерархической структуры различными информационными объектами, построенными по принципам гипермедиа. Говоря более точно, каждая вершина электронной иерархической структуры или соответствующий элемент алфавитного списка имеет некоторое множество атрибутов. Все атрибуты доступны для редактирования пользователю посредством манипулирования курсором, основным и контекстно-зависимым меню, переходами к специализированным окнам Информационного интегратора.

К атрибутам относятся:

параметры вершин;

множество дополнительных файлов, присоединенных к вершине;

комментарии к вершине.

Рассмотрим каждый из перечисленных видов атрибутов более подробно.

Параметры вершин. Каждая вершина содержит набор внутренних по отношению к Информационному интегратору параметров, отражающих свойства вершины в дереве, особенности визуализации вершины на экране компьютера, способ обработки вершины при конструировании электронного средства обучения. Так, например, к параметрам вершины относятся шрифт, цвет, стиль, размер символов, статус скрытия на экране, пропуск при обходе дерева, пользовательская пометка и пр.

Множество дополнительных файлов. Информационный интегратор «Иерархия-2000» предоставляет пользователю возможность связывания с любой вершиной иерархической структуры любого количества так называемых присоединенных файлов. В их качестве могут выступать файлы практически всех известных информационных форматов и содержать в себе простой или форматированный текст, рисунки, схемы, таблицы, диаграммы, фотографии, аудио- или видеозаписи, вопросы или варианты ответов тестов и пр. Задание или редактирование качественного состава множества присоединенных файлов к одной вершине можно производить как с помощью элементов иерархической структуры, так и путем использования элементов алфавитного списка. Наличие или отсутствие присоединенных файлов никак не отражается на структуре понятий, представленной в виде электронной иерархии, но в совокупности с ней представляет собой систему необходимых информационных компонентов для автоматизации разработки электронных средств обучения.

Содержимое присоединенных файлов используется во время обработки иерархической структуры при компоновке содержания гипертекстовой или гипермедиа-страницы электронного учебного пособия или другого средства обучения, соответствующей данному понятию иерархии. Следует напомнить, что термин гипертекст впервые ввел Тед Нельсон и определил его как комбинацию естественно-языкового текста со способностью компьютера осуществлять ветвление или динамическое воспроизведение нелинейного текста, который не может быть напечатан обычным образом на листе бумаги. Было выявлено, что учебное средство, построенное по принципам гипертекста, позволяет автоматизировать обучение, дает возможность обучаемому не только просмотреть группу документов, но и изучить механику образования ассоциативных связей. Кроме того, разработка педагогических программ привела к созданию более прогрессивных средств - систем гипермедиа Гиперсредой или гипермедиа называется гипертекст, в состав которого входит информация разных типов (текст, иллюстрации, звук, видео).

Комментарии к вершине. Как и во многих других популярных в настоящее время системах Информационный интегратор предусматривает возможность текстового комментирования выстраиваемых информационных структур. Текстовые комментарии, вводимые пользователем в специальном окне «Комментарий», не являются присоединенным файлом и хранятся вместе с иерархической структурой, являясь ее неотъемлемой частью. Цель использования комментариев двойная: во-первых, у пользователя появляется возможность делать индивидуальные пометки или вводить поясняющую информацию, не влияющую на результат обработки иерархической структуры, во-вторых, при определенной настройке интегратора окно комментариев позволяет вводить текст, который затем будет вставлен в соответствующую страницу электронного средства обучения. В этом случае пользователь получает средство непосредственного ввода и редактирования небольших результирующих текстов, без использования других программных средств и механизма присоединения файлов.

Ключевым моментом Информационного интегратора «Иерархия-2000» является упоминавшаяся выше возможность обработки электронных иерархических структур понятий образовательной области. Такая обработка основана на последовательном обходе вершин иерархии и генерации для каждой вершины гипертекстовой или гипермедиа-страницы. В «Иерархии-2000» реализован рекурсивный левосторонний нисходящий обход вершин дерева. Благодаря подобным средствам автоматизации генерируемые страницы автоматически снабжаются требуемой системой гиперссылок. Объединение сгенерированных в результате обработки иерархии вершин образует «полуфабрикат» требуемого электронного средства обучения, который требует незначительной «ручной» доработки перед непосредственным использованием в учебном процессе.

Основными информационными учебными продуктами, получаемыми в автоматическом режиме с помощью Информационного интегратора являются электронные учебники и учебные пособия, электронные и обычные текстовые документы, Интернет и Интранет-сайты учебного назначения, интерфейсные и содержательные компоненты педагогических программных средств, учебные информационно-поисковые системы.

Информационный интегратор «Иерархия-2000» разработан в популярной операционной системе Microsoft Windows на языке Visual Basic, благодаря чему данное программное средство обладает относительно компактным кодом и низкими системными требованиями. В системе реализован интуитивно понятный интерфейс, максимально опирающийся на стандартные элементы управления Windows и содержащий удобную систему помощи, что также упрощает работу с интегратором.

Следует отметить, что в ходе разработки Информационного интегратора был определен специализированный принцип размещения информации в учебных гипермедиа средствах. Данный принцип также является неотъемлемой частью технологии информационного интегрирования и используется в ходе обработки электронных иерархических систем понятий. Согласно этому принципу в электронном учебном гипермедиа-средстве наряду с информационными страницами должна присутствовать страница со структурой средства, так называемая карта, которая представляет собой иерархию заглавий всех страниц документа или структурированное оглавление. При этом каждый элемент такой иерархии должен являться гиперссылкой на соответствующую страницу электронного средства обучения.

Указанный принцип регламентирует особенности построения всех остальных страниц электронного учебного средства. В заглавии каждой гипертекстовой или гипермедиа-страницы публикуется имя соответствующей вершины иерархической структуры, являющееся элементом тезауруса образовательной области. Все гиперссылки, предназначенные для навигации по учебному средству должны быть сгруппированы на экране в три основные группы. Первая из них содержит единственную гиперссылку на страницу, соответствующую вершине-родителю по отношению к данной вершине-странице. Иначе говоря, эта группа содержит гиперссылку на страницу, посвященную объемлющему понятию.

Вторая группа содержит гиперссылки на страницы, содержание которых уточняет или дополняет содержание текущей страницы. В иерархической структуре понятий таким гиперссылкам соответствуют вершины-потомки для которых данная вершина является родительской.

И, наконец, третья группа гиперссылок указывает на страницы, информация которых имеет такой же как и у данной страницы смысловой уровень, что соответствует вершинам-братьям в электронной иерархии.

Использование подобного принципа в автоматической генерации электронных средств обучения позволяет учащемуся легко ориентироваться в предлагаемой ему информации: изучая конкретный материал, он может в случае необходимости детализировать его, просмотреть описание аналогичных понятий или перейти к более объемлющему по смыслу материалу. Очевидно, что подобная методология работы с информацией нацелена на повышение индивидуализации процесса обучения.

Кроме того, в распоряжении педагогов и учащихся появляется алгоритм просмотра всех страниц учебного гипермедиа-средства, когда для одной страницы просматриваются все страницы-потомки, затем осуществляется переход к странице-брату. Если просмотр страниц-братьев и соответствующих им поддеревьев заканчивается, осуществляется переход к родительской странице и цикл просмотра повторяется уже для брата родителя. При такой навигации по электронному средству обучения учащийся не только знакомится со всей гипермедиа-информацией, но и получает полную картину межпонятийных смысловых связей для данной образовательной области.

При использовании технологии информационного интегрирования построение и оперативное изменение электронного учебного пособия происходит в режиме работы с электронной иерархической моделью структуры его содержания и ее последующей обработкой. Автоматизация процессов создания и корректировки электронных средств обучения, используемых в сфере образования, на основе предлагаемых технологий позволит заменить привычную работу по написанию текстов на специальных языках созданием иерархических структур и соответствующих им информационных дополнений. Любое последующее изменение содержания учебного средства сводится к явному корректированию его структуры в Информационном интеграторе или присоединению к уже существующей иерархии необходимых информационных гипермедиа-статей и последующей пересборкой учебного средства. Любая корректировка электронного учебника или Интернет-сайта в этом случае занимает лишь несколько часов, после чего он сразу же готов к использованию в учебном процессе.

Анализ большинства существующих электронных учебных средств показывает, что наряду с вопросами корректного представления учебного материала до сих пор остаются не проработанными подходы к разработке дизайна электронных средств обучения. Вместе с тем, внешний вид пособий, их эргономические свойства, несомненно, играют важную роль в повышении эффективности обучения.

К сожалению, внешний интерфейс существующих электронных учебных пособий или учебных Интернет-сайтов зачастую выстраивается хаотично, не подчиняясь четко разработанной системе, что приводит к «запутыванию» учащегося, выработке у него неадекватной логической структуры изучаемой предметной области.

В свете описанной выше технологии информационного интегрирования было бы целесообразным использовать аналогичный подход и в разработке внешнего интерфейса электронных педагогических средств. В этом случае на той же материальной и программной базе можно было бы выстраивать электронные деревья-иерархии, вершинами которых являлись бы визуальные и навигационные элементы электронных пособий и сайтов. Листьями иерархий в этом случае являлись бы конкретные значения атрибутов этих элементов (цвет, размер, координаты месторасположения и пр.). Разработчик компьютерного учебного пособия смог бы выстраивать электронную структуру дизайна в соответствии с психолого-педагогическими особенностями конкретного учебного процесса, требованиями эргономики, особенностями структуры и содержания учебного материала.

В случае реализации подобного программного расширения Информационного интегратора в распоряжении разработчика оказалось бы две электронные иерархии, описывающих с помощью относительно формализованных методов, внешний вид и содержание электронного средства обучения. Примечательно, что и в этом случае автоматизация разработки сводится к параллельному обходу деревьев-иерархий и обработке их элементов. Очевидно, что получаемые таким образом электронные учебные средства, хотя и будут иметь четкую структуру в содержании и дизайне, носят характер заготовок и должны дорабатываться в ходе творческой деятельности автора.

В ходе работы над дипломным проектом было разработано электронное учебное пособие «Информатика». Представление о внешнем виде электронного учебного пособия, при работе с картой его содержания, можно получить из рисунка 2.



Рисунок 2

Вместе с тем, основными недостатками учебных средств, используемых для дистанционной пересылки, являются их громоздкость, смысловая хаотичность и отсутствие единообразия. Все это приводит к чрезмерной загрузке дорогостоящих каналов связи, необходимости использования учащимся, который зачастую находится за тысячи километров от педагога, различных программных средств для обработки материала различных учебных курсов. В результате, обучаемый тратит время и усилия на неоправданное изучение большого числа педагогических программных средств и технологий.

Решение данной проблемы, очевидно, лежит в поиске общих для всех предметных областей дистанционного обучения форм организации материала и построении на их основе специализированных программных средств. Частично этого можно достичь, используя WEB-технологию и гипертекст. Однако смысловая произвольность исходного текста и хаотичность в расстановке гиперссылок приводят к отсутствию системы в познавательной деятельности учащегося: может найтись материал, до которого он просто "не доберется", и обязательно найдутся темы или разделы, которые придется изучать дважды.

Используя описанную технологию информационного интегрирования, можно получить в качестве основы для дистанционно пересылаемого учебного материала электронный тезаурус-иерархию требуемой образовательной области, снабженный, к тому же, всей необходимой дополнительной гипермедиа-информацией. Электронные иерархии более корректно представляют логическую структуру учебной дисциплины и не имеют существенных недостатков, ухудшающих методические и технологические аспекты дистанционного обучения.

Использование описанных технологий и программных средств позволяет на основе пересылки иерархий по каналам связи, задействованным в организации дистанционного обучения, знакомить учащихся только с одним-двумя техническими средствами, пригодными для обучения всем предметам системы дистанционного образования. Кроме того, иерархии, являясь основной смысловой «выжимкой» образовательной области существенно компактнее простого текста или даже гипертекста, что приводит к уменьшению себестоимости дистанционного образовательного процесса за счет снижения нагрузки на телекоммуникационные каналы.

2.2 Разработка электронного учебного пособия по школьному курсу информатики

Для создания электронного учебного пособия «Информатика» необходимо выделить систему понятий и основные содержательные направления школьного курса информатики. В соответствии с Государственным образовательным стандартом разрабатываемое электронное учебное пособие разбито на разделы:

1. Информатика как наука;

2. Информатизация и информационные процессы;

3. Общие принципы организации и работы компьютеров;

4. программное обеспечение;

5. Алгоритмы и исполнители:

6. Коммуникационные технологии;

Рассмотрение материала каждого раздела, учебного пособия, предлагается начать с наглядного представления темы, из которой возможен аргументированный переход к следующему разделу. Таким образом, отдельные темы оказываются встроенными в общую задачу в виде разветвляющихся модулей. Изложение материала разделов сопровождается как текстами теории, так и фрагментами демонстрационного характера, которые наглядно иллюстрируют изучаемый объект. По мере необходимости ученик может возвращаться к недостаточно усвоенному разделу.

Возможность многократной отработки тем, ведет к закреплению полученных умений и навыков, использование встроенных модулей повышает уровень наглядности, что положительно влияет на усвоение учебного материала.

Разрабатываемое электронное пособие способствует более глубокому изучению информатики, позволяет учащимся и учителю освоиться в новой образовательной среде "учитель--ученик--компьютер".

Согласно основным положениям преподавания информатики в общеобразовательных учреждениях, электронное учебное пособие разрабатывалось на основе существующих учебников Угринович Н. «Информатика и информационные технологии 7-9, 10-11» (2002), Бешенков С. Ракитина Е. «Систематический курс 10-11» (2001). При этом ключевые темы не были изменены, однако они не сохранили свою последовательность в представленной иерархии. Так как основная работа с терминами образовательной области в Информационном интеграторе «Иерархия-2000» происходит в режиме построения или редактирования древовидной структуры, то данное программное средство предоставляет пользователю возможность манипулирования терминами, собранными в специальном алфавитном списке (глоссарии), который формируется автоматически параллельно с конструированием или редактированием древовидной структуры. Дерево, содержащее в себе множество понятий и связей между ними, безусловно, представляет собой ту смысловую основу, которая должна быть доведена до учащегося в результате процесса обучения. Поэтому электронное учебное пособие должно строиться в строгом соответствии с подобными информационными иерархиями, отражать их структуру и смысловую подчиненность понятий. Это обстоятельство приводит к тому, что последовательность изложения тем и понятий, возможно отслеживать самому учителю на уроке, в зависимости от того как подготовлены к восприятию обучаемые и как продуктивно происходит обучение. Это отличительная положительная черта электронного учебного пособия, так как ни преподаватель, ни учащийся, обучающийся самостоятельно, не связан определенными рамками изучаемых тем.