Программно–методичный комплекс для мультимедийного представления учебной информации

eLearning Office 3000 позволяет:

a) Быстрое создание электронных учебных пособий.

В качестве основы для электронного учебного пособия используется текст RTF- или PDF-документа. После выбора одного из 40 шаблонов оформления будущего издания ePublisher автоматически генерирует электронное учебное пособие. Задача автора - наполнить страницы учебника материалом. При этом на основе введенной информации будет автоматически формироваться оглавление, список терминов и тесты.

б) Быстрое создание дистанционных учебных курсов.

С помощью eAuthor можно составить дистанционный учебный курс, включающий три раздела: «Лекции», «Словарь» и «Тесты».

Раздел «Лекции» может содержать текст, графику, звук и видео. В него может быть вставлен как документ, так и внешняя программа в виде кнопок со ссылками на файлы, содержащие документ и программу.

Раздел «Словарь» позволяет расставить гипертекстовые связи между встречающимися в тексте лекций терминами и их определениями автоматически, по правилам, заданным автором курса.

Раздел «Тесты», предназначенный для интерактивной самопроверки учащимся своих знаний, помимо вопросов и предлагаемых типов ответов, может содержать звуковые фрагменты, видеоролики, графические изображения. Программа формирует контрольный лист с результатами ответов учащегося.

Создание дистрибутива завершает создание учебного курса. Учебный материал выносится в закрытый для редактирования самостоятельный модуль, который можно тиражировать для последующего распространения.

в) Организация интерактивных семинаров, конференций, лекций

Продукт eBoard позволяет за одну минуту, не прибегая к программированию, организовать трансляцию в Интернете учебного материала с web-камеры, видеомагнитофона и даже экрана компьютера. Это максимально приближает дистанционное обучение к традиционной форме и делает процесс обучения независимым от географического положения преподавателя и студентов [13].

- "HyperMethod 3.5" - конструктор мультимедиа приложений.

Возможности пакета "HyperMethod 3.5”.

Программный продукт "HyperMethod 3.5" - это уникальный инструмент для создания сложных мультимедийных продуктов, который настолько же прост в управлении, насколько эффективен в работе. Пакет не требует специальных навыков программирования и имеет интуитивно понятный русскоязычный интерфейс. Кроме того, пакет позволяет работать практически с любыми форматами файлов:

б) текстовые форматы - HTML, RTF, TXT, PDF;

в) графические форматы - GIF, JPG, BMP, WMF, EMF;

г) звуковые форматы - WAV, MIDI, MP3;

д) "HyperMethod 3.5" решает любые задачи в разработке мультимедийных приложений:

е) оперирует любыми объемами информации (энциклопедии, каталоги);

ж) создает структуры любой сложности, содержащие десятки тысяч гиперсвязей;

з) позволяет создавать индивидуальный дизайн (представительские диски);

и) легко интегрируется с базами данных и с Интернет;

к) использует мощные поисковые механизмы (справочники и архивы).

л) оперирует любыми объемами информации (энциклопедии, каталоги);

м) создает структуры любой сложности, содержащие десятки тысяч гиперсвязей;

н) позволяет создавать индивидуальный дизайн (представительские диски);

о) легко интегрируется с базами данных и с Интернет;

п) использует мощные поисковые механизмы (справочники и архивы).

Особенности пакета "HyperMethod 3.5".

Использованная метафора текстового редактора позволяет довольно легко освоить работу пакета. Благодаря встроенному языку программирования можно создавать и системы с обратной связью - с проверкой знаний пользователя. Отличительными особенностями пакета являются невысокая цена, наличие развитых средств расширения возможностей пакета за счет встроенного языка скриптов, автоматическая расстановка гиперсвязей с учетом словоформ, поддержка мультимедийных функций, совместимость с HTML и целый ряд других возможностей. www.hypermethod.ru/static.php4

- RoboHELP for WinHelp, промышленный стандарт для создания любых версий WinHelp, предлагает все, что вам нужно для простого и быстрого создания справочных систем WinHelp и WinHelp 2000, справок "что это такое?" и печатной документации.

RoboHELP for WinHelp - незаменимое средство для экономии времени - сокращает время создания Справки до считанных минут, тогда как при ручной работе или с применением других программ на это придется потратить не один час. Визуальные инструментальные средства облегчают доступ как к стандартным, так и к расширенным функциям Справки WinHelp. "Одним щелчком мыши" можно создать раздел, ссылку, всплывающее или вспомогательное окно, добавить графику, макрокоманды и др.

- ToolBook II Assistant. Быстро, легко и без дополнительных затрат позволит создавать и распространять интерактивные обучающие материалы

Каким бы способом распространения вы не воспользовались - Интернет, интранет, локальная сеть или CD-ROM, - Assistant поможет вам давать интерактивные уроки, где и когда бы они ни понадобились. Assistant - это решение для профессионалов, которым необходимо обеспечивать обучение и обмен опытом при помощи интерактивных учебных приложений, а также создавать подобные материалы, используя те же методики, которые они применяют при создании стандартных офисных документов. С помощью интуитивно понятного интерфейса drag-and-drop программы Assistant, инструкторы, преподаватели, менеджеры по работе с персоналом - а, в сущности, любой, кто обладает информацией, которую хочет передать, - смогут разработать эффективные обучающие материалы [13].

- Click2learn Toolbook Instructor 8.5 - это мощный набор инструментов для создания обучающих материалов, предназначенный для инструкторов, экспертов, преподавателей, профессиональных разработчиков и программистов. ToolBook Instructor упрощает разработку электронных учебных курсов, благодаря применению готовых библиотечных объектов, которые позволяют сэкономить ваше время, силы и средства.

Технология визуального редактирования позволяет разработчику курса имитировать работу с реальным приложением без написания кода. Профессиональные преподаватели и методисты, не владеющие навыками программирования, смогут самостоятельно создавать интерактивные курсы обучения. Электронный учебник может автоматически формировать журнал работы обучаемого и оценивать эффективность работы с приложением. Оценка эффективности работы с имитируемым приложением показывает, насколько пользователь готов к применению полученных навыков в реальной работе.

Разработчики электронных учебников смогут объединить учебные материалы ToolBook с системой управления учебными курсами Aspen LCMS, которая помещает материалы в базы знаний с возможностью поиска. Возможность доступа к объединенным базам знаний особенно важна для работы экспертных групп и обмена информацией между коллегами по работе.

Углубленная интеграция технологий Aspen и ToolBook поможет корпорациям, которые применяют обе технологии, расширить возможности индивидуального и совместного доступа к обучающим материалам. Возможности совместной работы, встроенные в ToolBook Instructor 8.5, сочетаются с имитацией работы самых разных приложений, поддержкой новейших операционных систем, Интернет-стандартов и стандартов электронного обучения.

ToolBook Instructor 8.5 прошел тесты на совместимость с новым стандартом для учебных материалов SCORM 1.2. Новый стандарт предусматривает распространение обучающих материалов, основанных на XML. Таким образом, обеспечивается единообразие представления обучающих материалов и возможность их использования на других платформах. Поддержка новейшего многоплатформенного стандарта обеспечивает защиту долгосрочных инвестиций в технологии обучения. Пользователи больше не зависят от одного поставщика решений и могут выбирать наиболее подходящие продукты, исходя из их соответствия общепринятым стандартам.

Особенности продукта:

a) Профессиональный выбор. Семейство продуктов ToolBook II компании click2learn.com - это базовый набор инструментов для создания обучающих курсов, предназначенный для инструкторов, экспертов, преподавателей, профессиональных разработчиков и программистов. Инструменты ToolBook II упрощают разработку электронных учебных курсов путем применения готовых библиотечных объектов, которые позволяют сэкономить ваше время, силы и средства.

в)Интерактивные учебные курсы в Интернете. Используя все возможности новейших web-технологий, ToolBook II поднимает на новый уровень создание и распространение интерактивных образовательных курсов. Мастер Web Specialist используется для быстрой подготовки учебных курсов для Интернетa с учетом специфики различных версий браузеров. Этот мастер поддерживает экспорт курсов в формате DHTML и способен автоматически разместить файлы на web-сервере.

г)DHTML. ToolBook II может автоматически преобразовать содержимое образовательных курсов в DHTML-документ (Dynamic Hypertext Markup Language). Язык DHTML привносит высокий уровень интерактивности в web-курсы, включая организацию интерактивных опросов. В состав ToolBook II входит также проигрыватель Neuron - средство распространения мультимедийных образовательных web-курсов с включением кода OpenScript.

д)Воспроизведение потоковых данных. Встроенный проигрыватель Universal Media Player поддерживает самые современные форматы мультимедиа, и совместим с Windows Media Player, RealNetwork RealPlayer и Macromedia Flash Player.

е)Публикация учебных курсов. Встроенные мастера проведут вас шаг за шагом через весь процесс публикации учебных материалов в Интернетe или интранетe. Кроме того, упаковщик AutoPackager подготовит ваш курс вместе с программой инсталляции к размещению на CD-ROM для работы с ним под управлением Windows.

ж)Поддержка двухбайтовых кодировок. Начиная с версии 7.2 включена поддержка двухбайтовых кодировок для приложений, которые экспортируются в DHTML. Все символы теперь кодируются в стандарте UTF-8. Приложения ToolBook II также полностью поддерживают двухбайтовую кодировку.[13]

Рассмотрим более подробно программу "Дизайнер курсов", которая рассчитана на пользователей, у которых нет времени или возможности осваивать все премудрости профессии Web-мастера и предназначена для быстрого создания мультимедийных курсов в формате Интернет (в виде набора связанных HTML-страниц). Автор создает структуру курса, а затем заполняет ее содержимым (текстом, иллюстрациями, мультимедийными файлами, ссылками в Интернет и т.д.). По завершении работы курс переводится в HTML-формат, причем все рутинные операции (построение оглавлений, взаимные ссылки между разделами и т.д.) выполняются автоматически.

Достоинством «Дизайнера курсов» является простота в освоении и эксплуатации. Автору достаточно обладать начальными навыками работы в Интернете и знать немного программу Microsoft Word (или аналогичную), чтобы своими силами создать полноценный Интернет-курс

Методика построения курса.

В «Дизайнере курсов» под курсом понимается набор иерархически связанных Web-страниц (разделов). Каждый раздел может иметь один или несколько подразделов. Число уровней вложенности не ограничено, но на практике не рекомендуют превышать глубину в пять-шесть уровней.

Учебный материал можно представлять двумя способами: стандартным (как в обычной книге) и «каскадным» (с несколькими уровнями подробности изложения). Ниже подробнее рассказано о каждом из них.

Стандартный способ.

Этот способ представления материала заимствует структуру обычного печатного учебника. Каждый раздел представляет собой отдельный фрагмент курса, посвященный какой-нибудь теме. Тематические разделы объединяются в параграфы, параграфы -- в главы, а главы, в свою очередь, -- в части. Таким образом электронный курс будет представлять собой копию учебника, обогащенную иллюстрациями, гиперссылками и элементами мультимедиа.

Достоинством этого способа является быстрота перевода печатных монографий и учебных пособий в электронную форму. Недостаток же состоит в том, что для большинства людей читать текст с экрана компьютера менее комфортно и привычно, чем с листа. Поэтому скорость усвоения материала при работе с электронной копией книги всегда ниже, чем при работе с самой книгой. По стандартному способу лучше строить не основной учебник, а дополнительную и справочную литературу.

Каскадный способ

Каскадный способ представления материала гораздо полнее использует возможности компьютера, чем стандартный. Курс разбивается на несколько уровней подробности изложения материала (детализации). На каждом уровне рассматривается одна и та же тема, но чем глубже уровень, тем более подробно она освещается.

Например, на верхнем уровне может быть представлена краткая аннотация раздела, в которой в виде тезисов освещена тема раздела. На следующем уровне раскрывается каждый из тезисов, еще ниже излагаются подробности, опущенные выше, и так далее. Таким образом обучаемый сам выбирает свой «путь» внутри учебника: уделяет больше внимания новым для себя темам, спускаясь по уровням все глубже и глубже, или повторяет пройденный материал, просматривая верхние уровни и не углубляясь в детали.

Достоинством этого способа является гибкость, с которой обучаемый может работать с учебным материалом. Он сам регулирует глубину «погружения» в предмет, при необходимости пропуская ненужные частности. Поскольку время при таком способе расходуется максимально эффективно, скорость обучения как правило выше, чем при работе с обычным учебником. Недостаток же состоит в том, что подготовка курса отнимает у автора больше времени, поскольку подразумевает дополнительную переработку учебного материала.

Для создания курса необходимо сделать подготовку материалов:

- Подготовка текстов и таблиц.

Для набора и форматирования текста и таблиц вы можете воспользоваться любым текстовым редактором, например Microsoft Word. Готовый текст затем вставляется в нужный раздел курса, при этом его оформление (цвет, выделение, размер и т.д.) полностью сохранится.

Каких-то требований к самому тексту не выдвигается. Единственно, особое внимание надо уделять специальным символам и формулам, поскольку не все они могут корректно перейти в «Дизайнер курсов». Поэтому некоторые придется преобразовывать в картинки.

- Подготовка иллюстраций.

Для подготовки иллюстраций вы можете воспользоваться любым графическим редактором, который позволяет сохранять картинки в формате JPEG и GIF. Готовую картинку надо сохранить в файле и затем поместить в нужный раздел курса средствами «Дизайнера курсов».

В формате JPEG рекомендуется сохранять в основном фотографии и полутоновые иллюстрации без текста. В формате GIF -- рисунки, схемы, диаграммы и прочее, где используются монотонные цвета или есть текст.

- Подготовка файлов мультимедиа.

Для подготовки файлов мультимедиа вы можете воспользоваться любой предназначенной для этого программой, как специализированной, так и штатной, входящей в комплект поставки Windows. Готовый объект вставляется в раздел курса средствами «Дизайнера курсов».

Описание пунктов меню:

a) Курс -- содержит команды для работы с курсом в целом:

1) Новый курс -- создает новый курс.

2) Открыть -- открывает для редактирования имеющийся курс.

3) Преобразовать в HTML -- преобразует открытый курс в HTML-формат, готовый для размещения на компакт-диске, в Интернете и т.д.

4) Выход -- завершает работу с программой «Дизайнер курсов»

b)Раздел -- содержит команды для работы со структурой курса:

1) Добавить -- добавляет раздел к структуре курса.

2) Переименовать -- переименовывает выбранный раздел.

3) Удалить -- удаляет выбранный раздел вместе с его содержимым.

4) Пометить как законченный -- маркирует раздел как завершенный.

5) Пометить как незаконченный -- отменяет маркировку раздела как завершенного.

6) Поменять местами с предыдущим -- перемещает раздел вверх по структуре курса.

7) Поменять местами со следующим -- перемещает раздел вниз по структуре курса.

8) Поднять на уровень выше -- перемещает раздел на вышележащий уровень в иерархии.

9) Опустить на уровень ниже -- перемещает раздел на нижележащий уровень в иерархии.

c) Правка -- содержит общие команды редактирования:

1) Отменить действие -- отменяет последнюю команду редактирования.

2) Повторить действие -- повторяет последнюю отмененную команду редактирования.

3) Вырезать -- удаляет выделенный фрагмент, копируя его в буфер обмена.

4) Копировать -- копирует в буфер обмена выделенный фрагмент.

5) Вставить из буфера -- вставляет содержимое буфера обмена на место курсора.

d) Формат -- содержит команды форматирования:

1) Выделить жирным -- задает или отменяет полужирное начертание для выделенного фрагмента текста.

2) Выделить наклонным шрифтом -- задает или отменяет наклонное начертание для выделенного фрагмента текста.

3) Выделить подчеркиванием -- задает или отменяет подчеркивание выделенного фрагмента текста.

4) Выделить цветом -- позволяет изменить окраску фона для выделенного фрагмента текста.

5) Шрифт -- позволяет изменять атрибуты шрифта для выделенного фрагмента текста.

6) Сдвинуть текст вправо -- сдвигает абзац вправо.

7) Сдвинуть текст влево -- сдвигает абзац влево.

e) Вставка -- содержит команды вставки объектов

1) Горизонтальная черта -- вставляет разделительную черту на месте курсора.

2) Картинка -- вставляет иллюстрацию на месте курсора.

3) Мультимедиа-объект -- вставляет объект мультимедиа (аудио- видеозапись) на месте курсора.

f) Таблица -- содержит команды редактирования таблиц.

1) Создать таблицу -- вставляет таблицу на месте курсора.

2) Добавить строку -- вставляет в таблицу строку.

3) Добавить столбец -- вставляет в таблицу столбец.

4) Добавить ячейку -- вставляет в таблицу ячейку.

5) Удалить строку -- удаляет из таблицы строку.

6) Удалить столбец -- удаляет из таблицы столбец.

7) Удалить ячейку -- удаляет из таблицы ячейку.

8) Разделить ячейку на две -- разбивает выделенную ячейку таблицы на две части.

9) Объединить ячейки -- объединяет выделенные ячейки таблицы в одну ячейку.

Область отображения структуры курса.

Эта область расположена слева и служит для работы со структурой курса - изображено на рисунке 1.1.



Рисунок 1.1 - Структура курса.

Наполнение структуры курса содержимым.

«Дизайнер курсов» в первую очередь предназначен для «сборки» электронного курса на основе заранее подготовленного материала, хотя никто не запрещает набирать и редактировать текст средствами самой программы.

Структура каталога с HTML-курсом.

Каталог с HTML-курсом имеет древовидную структуру подкаталогов, идентичную структуре курса. Это сделано для того, чтобы в дальнейшем можно было, открыв HTML-курс в профессиональной программе Web-дизайна (например, Microsoft FrontPage и т.п.), ориентироваться в нем.

В каждом подкаталоге находится файл index.htm, содержащий материалы соответствующего раздела.

Все картинки, мультимедиа-объекты и прочие файлы, составляющие курс, хранятся в подкаталоге Media.

Для просмотра получившегося HTML-курса перейдите в каталог, куда вы его сохранили, и дважды щелкните мышью файл Index.htm. В окне браузера откроется заглавная страница курса.

1.1.3 Анализ оценки качества обучающих систем

Учебные средства и организация учебного процесса должны позволить обучающимся, по своей инициативе, выполнять выбор уровня сложности и способа изучения материала; овладевать умениями самообразования; включиться в творчество в соответствии со своими интересами и возможностями; получить помощь в выполнении упражнений и домашних заданий; рефлексировать свои возможности учиться и решать задачи; проверить свои возможности и своевременно осуществить корректировку своей подготовки и др.

Изучение только этой части требований показывает, что не только известные учебники на бумажном носителе не удовлетворяют этим требованиям, но в принципе учебники на бумажном носителе принципиально не могут удовлетворить таким требованиям. Отсюда понятна актуальность разработки электронных учебников.

Оценка содержания учебного издания:

- ориентация на базовые компоненты содержания образования учебного предмета;

- наличие в учебном издании дополнительного учебного материала и соотношение обязательного и дополнительного содержания;

- научная корректность содержания; соблюдение общепринятой терминологии и символики;

- раскрытие научных положений в соответствии с достижениями современной отрасли науки;

- учет возрастных особенностей учащихся при отборе и изложении учебного материала:

а)оптимальность объема содержания;

б)реализация принципов дидактики (систематичность, доступность, наглядность, логичность и последовательность изложения учебного материала. Использование индуктивного и дедуктивного методов и др.);

в)опора включенного в учебное издание содержания на ранее полученные знания и навыки;

г)язык изложения: ясность, точность и лаконичность изложения учебного материала, четкость формулировок, правил и определений;

д)иллюстративный материал: объем, научная достоверность изображения объектов, схем и т.п. Содержательная, эстетическая и психологическая значимость иллюстраций;

е)практическая направленность изложения учебного материала.

Оценка методического аппарата:

- методическая целесообразность системы развития научных понятий, основных положений и теорий; выбора структуры и способа изложения учебного материала;

- обеспечение возможности реализации новых педагогических технологий;

- соответствие системы заданий, упражнений, задач, практических и лабораторных работ требованиям к уровню подготовки учащихся;

- оценка воспитательного, образовательного и культурологического компонентов данного учебного издания;

- направленность учебного материала на развитие творческих способностей учащихся, навыков самообразования, интереса учащихся к предмету и практическому применению знаний и навыков;

- обоснованность отбора учебного материала с учетом взаимосвязей с элементами содержания других предметов;

- сбалансированность теоретического и практического материала;

- методическая целесообразность использования иллюстративного, справочного материала, и других составляющих методического аппарата в учебном издании [14].

1.2 Анализ информационных технологий

1.2.1 Анализ состояния в области проектирования программных продуктов

Современные крупные проекты ИС характеризуются, как правило, следующими особенностями:

сложность описания (достаточно большое количество функций, процессов, элементов данных и сложные взаимосвязи между ними), требующая тщательного моделирования и анализа данных и процессов;

наличие совокупности тесно взаимодействующих компонентов (подсистем), имеющих свои локальные задачи и цели функционирования (например, традиционных приложений, связанных с обработкой транзакций и решением регламентных задач, и приложений аналитической обработки (поддержки принятия решений), использующих нерегламентированные запросы к данным большого объема;

отсутствие прямых аналогов, ограничивающее возможность использования каких-либо типовых проектных решений и прикладных систем;

необходимость интеграции существующих и вновь разрабатываемых приложений;

функционирование в неоднородной среде на нескольких аппаратных платформах;

разобщенность и разнородность отдельных групп разработчиков по уровню квалификации и сложившимся традициям использования тех или иных инструментальных средств;

существенная временная протяженность проекта, обусловленная, с одной стороны, ограниченными возможностями коллектива разработчиков, и, с другой стороны, масштабами организации-заказчика и различной степенью готовности отдельных ее подразделений к внедрению ИС.

Для успешной реализации проекта объект проектирования должен быть прежде всего адекватно описан, должны быть построены полные и непротиворечивые функциональные и информационные модели системы. Но опыт проектирования систем показывает, что это логически сложная, трудоемкая и длительная по времени работа, требующая высокой квалификации участвующих в ней специалистов.

Ручная разработка программных продуктов обычно порождала следующие проблемы:

неадекватная спецификация требований;

неспособность обнаруживать ошибки в проектных решениях;

низкое качество документации, снижающее эксплуатационные качества;

затяжной цикл и неудовлетворительные результаты тестирования.

Поэтому возникает необходимость в использовании специальных средств для усовершенствования процесса проектирования программ.

1.2.2 Описание диаграммных методик

В структурном анализе используются в основном две группы средств, иллюстрирующих функции, выполняемые системой и отношения между данными. Каждой группе средств соответствуют определенные виды моделей (диаграмм), наиболее распространенными среди которых являются следующие:

SADT (Structured Analysis and Design Technique) модели и соответствующие функциональные диаграммы;

DFD (Data Flow Diagrams) диаграммы потоков данных;

ERD (Entity-Relationship Diagrams) диаграммы "сущность-связь".

Методология SADT представляет собой совокупность методов, правил и процедур, предназначенных для построения функциональной модели объекта какой-либо предметной области. Функциональная модель SADT отображает функциональную структуру объекта, т.е. производимые им действия и связи между этими действиями

DFD - диаграммы предназначены для построения модели анализируемой ИС - проектируемой или реально существующей. В соответствии с методологией модель системы определяется как иерархия диаграмм потоков данных, описывающих асинхронный процесс преобразования информации от ее ввода в систему до выдачи пользователю. Диаграммы верхних уровней иерархии (контекстные диаграммы) определяют основные процессы или подсистемы ИС с внешними входами и выходами. Они детализируются при помощи диаграмм нижнего уровня. Такая декомпозиция продолжается, создавая многоуровневую иерархию диаграмм, до тех пор, пока не будет достигнут такой уровень декомпозиции, на котором процесс становятся элементарными и детализировать их далее невозможно.

Источники информации (внешние сущности) порождают информационные потоки (потоки данных), переносящие информацию к подсистемам или процессам. Те в свою очередь преобразуют информацию и порождают новые потоки, которые переносят информацию к другим процессам или подсистемам, накопителям данных или внешним сущностям - потребителям информации. Таким образом, основными компонентами диаграмм потоков данных являются:

внешние сущности;

системы/подсистемы;

процессы;

накопители данных;

потоки данных.

Наиболее распространенным средством моделирования данных являются диаграммы "сущность-связь" (ERD). С их помощью определяются важные для предметной области объекты (сущности), их свойства (атрибуты) и отношения друг с другом (связи). ERD непосредственно используются для проектирования реляционных баз данных.

Таким образом, видно, что целесообразно применять для проектирования информационных систем диаграммные методики, CASE - средства. Причем, как видно из вышеперечисленного существует достаточно большое количество CASE - средств с различающейся специализацией. Применение диаграммных методик позволит определить функции системы и даст возможность перейти к дальнейшей разработке программного комплекса.

1.3 Выбор средств разработки программного обеспечения

В настоящее время существует огромное количество программных продуктов, позволяющих в сжатые сроки эффективно и качественно разработать программный комплекс для различных предметных областей.

К ним относятся такие программные средства, как Delphi, Visual C++, С Builder, Visual Basic, Java Builder;

Использование средств этого типа оправдано, когда необходимо в сжатые сроки создать приложение с удобным и понятным графическим интерфейсом.

Приняв во внимание вышеперечисленные аргументы, для разрабатываемого программно-методического комплекса целесообразно использовать средства типа RAD.

Для функционирования программного комплекса, необходима также некоторая программная среда, в простейшем случае представленная операционной системой. В более сложных случаях, когда система работает с большим количеством данных, которые необходимо поддерживать в актуальном состоянии, должна присутствовать некоторая СУБД.

Для правильного и обоснованного выбора RAD-средства необходима оценка продуктов по определенным критериям экспертами. Получить оценку продуктов можно из специальных источников. Но эта оценка дается, учитывая специфику разработки приложения. Более или менее рациональный выбор средства разработки приложения можно сделать только в контексте конкретного проекта или конкретной организации, ведущей разработку.

Поэтому для правильной оценки средств разработки приложения нужна оценка экспертов, ознакомленных со спецификой разрабатываемого приложения, с вопросами его дальнейшей модификации и сопровождения. Ввиду невозможности получить такую оценку от признанных экспертов и не достаточной серьезности разрабатываемого приложения, решил в качестве экспертов принять студентов группы и других лиц, занимающихся разработкой программ.

Во внимание принимались различные критерии для оценки качества программного продукта, в частности такие, которые учитывают аспекты разрабатываемого программного продукта:

доступность программных средств разработки и реализации;

cоответствие выбираемых программных средств уровню подготовленности программиста;

возможности программных средств для разработки профессиональных приложений и сложных программных систем;

оценка качества средств с точки зрения надежности, производительности, удобства работы и трудоемкости их эксплуатации;

перспективность и жизнеспособность фирм изготовителей программных средств, возможность обновления и наличия новых версий продуктов при модернизации программно-технической среды;

возможность перехода от однопользовательского варианта (для отладки и локального применения) к сетевому, для средств разработки и средств эксплуатации, а также его сложность;

стыковка с широким спектром других СУБД и возможности переноса БД для данного программного средства на другие СУБД;

возможность подключения к корпоративным сетям и Интернет/Интранет, поддержка постоянно развивающихся WEB технологий;

модульный принцип построения, степень ее универсальности.

наличие документации на русском языке, справочных систем, документации в печатном и электронном исполнении, возможности консультаций;

простота языка программирования;

скорость работы приложения;

скорость компиляции приложения;

наличие интегрированного отладчика;

обработка исключительных ситуаций;

Методика определения подходящего программного продукта заключается в следующем.

Сначала выбирается несколько доступных и известных программных продуктов. Мною для рассмотрения были выбраны Delphi 5.0, Visual C++ 6.0 и Visual Basic. Каждому критерию назначил вес, исходя из целей проектирования таким образом, что сумма весов всех критериев равнялась 1.

Потом по каждому из параметров критерия давалась оценка программному продукту по десятибалльной шкале, и считалась интегральная оценка по каждому программному продукту по формуле 1.1.

В качестве экспертов, который ставили экспертную оценку, выступали студенты пятого курса группы ИТ98-1

Вычисления по формуле (1.1) сведены в таблицу 1.2.

Как видно из таблицы 1.2 наиболее подходящим средством для разработки программного комплекса является Delphi 5.0.

• Таблица 1.2 - Сравнение программных продуктов

1.4 Техническое задание

1.4.1 Введение

Программный комплекс предназначен для создания курса обучения дисциплине и для обучения дисциплине.

1.4.2 Основания для разработки

Разработка программного комплекса ведется на основании задания на дипломную работу, утвержденное приказом ректора Донбасской машиностроительной академии по ГОСТ 19.101-77.

Тема дипломной работы - «Программно - методический комплекс для мультимедийного представления учебной информации».

Спецчасть разработки - «Разработка программного обеспечения для интерфейса оболочки комплекса и примера информационного наполнения»

1.4.3 Назначение разработки

Программный комплекс предназначен для создания большого числа обучающих дисков по разным дисциплинам. Включает интерфейс для создания курса обучения и оболочку для обучения.

1.4.4 Требования к программному изделию

1.4.4.1 Требования к функциональным характеристикам

Программный комплекс должен выполнять следующие функции:

предоставлять возможность ввода лекций и другого учебного материала с рисунками, видео и звуковым сопровождением;

предоставлять возможность изменения курса;

предоставлять возможность проходить курс(обучаться);

предоставлять возможность контролировать полученные знания;

содержать гипертекстовые ссылки для быстрого перехода на соответствующую ссылку;

предоставлять возможность поиска по всему курсу.

1.4.4.2 Требования к надежности

Программный комплекс должен устойчиво функционировать и не приводить к зависанию операционной системы в аварийных ситуациях.

Контроль формируемого учебного материала возложен на пользователя, который создает учебный курс.

1.4.4.3 Условия эксплуатации

Температура окружающего воздуха, влажность и другие параметры микроклимата должны соответствовать требованиям к помещениям, оборудованным персональными ЭВМ.

Для создания учебного курса необходим человек - преподаватель или пользователь, который будет заводить материал. Человек должен обладать навыками работы с персональной ЭВМ, оснащенной операционной системой Windows.

1.4.4.4 Требования к составу и параметрам технических средств

Для нормального функционирования программного комплекса необходима персональная ЭВМ со следующими характеристиками:

- объем оперативной памяти не менее 32 мегабайт;

- процессор не ниже Pentium 166, мышь, клавиатура;

- наличие свободного места на жестком диске в размере не менее 5 мегабайт;

- дисковод на 3,5'';

- звуковая карта;

- монитор SVGA.

1.5.4.5 Требования к информационной и программной совместимости

Программа должна функционировать под операционной системой Windows. Должна быть установлена программа BDE Administrator для работы с базами. Исходные коды программы должны быть написаны на языке Object Pascal в среде разработки Delphi 5.0. Информация должна вводиться непосредственно через GUI. Результат визуализации информации должен быть представлен в хорошо воспринимаемом виде.

1.4.4.6 Требования к программной документации

Предварительный состав программной документации установлен в соответствии с ГОСТ 19.101-77. Ниже перечислен список программных документов и их содержание.

Текст программы - запись программы с необходимыми пояснениями и комментариями.

Описание программы - сведения о логической структуре и функционировании программы.

Программа и методика испытаний - требования, подлежащие проверке при испытании программы, также порядок и методы контроля.

Техническое задание - настоящий документ.

Пояснительная записка - результаты исследования структур представления информации, общее описание функционирования программы, а также обоснование принятых технических и технико-экономических решений.

1.4.5 Стадии и этапы разработки

Стадии и этапы разработки должны соответствовать ГОСТ 19.101-77 и состоять из следующих пунктов.

Техническое задание - черновое определение требований к программному комплексу и программной документации.

Эскизный проект - разработка структур представления информации в программном комплексе, разработка структуры классов, необходимых для реализации поставленного алгоритма. Формулировка методов реализации вложенности в программном комплексе, разработка структуры программы.

Технический проект - уточнение структуры классов и методов представления информации. Детальное уточнение метода реализации вложенности. Разработка структуры программы.

Рабочий проект - разработка программы, разработка программной документации, испытание программы.

1.4.6 Порядок контроля и приемки

Разработанное программное обеспечение должно соответствовать требованиям заказчика и отвечать всем поставленным функциональным требованиям. Программа должна быть протестирована на возможность возникновения исключительных ситуаций и должна быть сделана соответствующая рецензия.

1.5 Разработка математической модели

Очень важным этапом при создании электронного учебника является выбор материалов для обучения и стрктура представления этих материалов.

Предлагаются следующие шаги для составления курса обучения:

- Методическая разработка темы обучающей программы.

- Анализом результатов специальных модельных экспериментов разработать модель главы для профильного учебника.

- Определить требования к программному продукту, с помощью которого можно педагогам образовательных учреждений создавать электронные учебники для профильной школы с учетом уровня подготовки педагогов к использованию компьютера.

- Разработать пакет программных средств , предназначенный для разработки электронных средств учебного назначения: информационных и экспертных систем, электронных учебников, специальных средств для изучения учащихся.

- Предложить технологию разработки электронных учебников для профильного обучения с помощью пакета.

- Разработать ряд учебников и провести эксперименты по их проверке с учащимися и педагогами.

На основе анализа электронных средств, созданных педагогами и специальных исследований разработать новый проект программных средств для создания электронных учебников.

При разработке учебника необходимо учитывать: интересы учащихся, их психологически особенности, отношение к предмету и педагогу, возможности учащихся выполнить творческие задания и ориентация на него, затруднения школьников в изучении предмета и виды помощи, которые они предпочитают.

Этапы разработки электронного учебника можно представить в виде схемы, изображенной на рисунке 1.2.

Содержание учебника:

- В учебнике требуется уделить специальное внимание мотивации обучающихся к изучению каждой темы. Общими моментами в данной плоскости являются: возможности применения математики в соответствующей предметной области, необходимость сдачи экзаменов.

- Возможность накопить опыт творческой деятельности в разных предметных областях, знакомство с интересными применениями ЭВМ.

- Учебник должен обеспечить возможность ученику выбрать не только уровень, на котором будет изучать учебный материал темы, но и разный способ изучения темы (не менее двух способов). При этом ученик должен осознать, что он и только он отвечает за свой выбор уровня изучения темы.

Рисунок 1.2 - Этапы разработки ЭУ

- Учебник призван защитить обучаемых от перегрузки. В частности, этому служит раздел домашних заданий по новому материалу (в нем представлены минимальное число задания, которые будут предложены на дом и при выполнении которых студенту вновь предстоит выбирать уровень сложности).

- В учебнике должен быть специальный тренажер, обращаясь к которому по своей инициативе ученик может не только отработать алгоритмы решения основных типов задач, но и учиться: отказываться от известного метода решения задач и находить другие методы, составлять задачи, искать и исправлять ошибки в решении задач, проводить анализ ситуаций разными способами и др.

- В учебнике должен быть раздел личного мониторинга, предназначенный для учащихся, которые до проведения контрольной работы хотят оценить результаты своей работы над темой и своевременно внести необходимые коррективы, хотят узнать прогноз результата выполнения контрольной и получить указание от компьютера, каким образом можно его улучшить.

- Предусмотрены различные виды помощи ученикам. Особенно важным является включение специальной экспертной системы, которая предназначена не только для оказания помощи ученикам в решении конкретных задач на уроке или дома, но и ориентирована на передачу опыта автора учебника с разными элементами учебника.

- Раздел творческих заданий, в котором предлагаются возможные проекты для нужд учебного заведения и для участия в конференциях и конкурсах, проводимых как внутри учебного заведения , так и вне его.

- Важно, чтобы учебник можно было существенно изменять и дополнять на основе не только разработок автора учебника, учителя, который его использует, но и учащимися вместе с учителем на основе проектов, выполненных учениками и с учетом особенностей образовательного учреждения и профиля класса. Вот одна иллюстрация: учебник по математике для гуманитарных классов может быть переведен учащимися на те иностранные языки, которые изучают учащиеся. В этом случае новые ученики, использующие дополненный вариант электронного учебника, получают новый возможный вариант изучения темы - изучать тему на иностранном языке.

- Существенно, чтобы обучающиеся знакомились с опытом выполнения каких-то работ, которые являются важными для профиля класса, которые вызывают известные затруднения учащихся и которые выполнены их сверстниками. Это достигается за счет включения в учебник разделов, в которых представлены разные варианты выполнения одних и тех же заданий учениками, изучавшими материал с помощью электронного учебника (к примеру, на рефлексию или систематизацию, на составление задач и др.) и анализ выполнения, выполненные учениками и автором электронного учебника.

Исходя из вышеперечисленного предлагается структура материалов, приведенная на рисунке 1.3.

1.6 Разработка компонентов программного комплекса

1.6.1 Разработка логической модели программного комплекса

Одним из способов при описании логической модели программного комплекса является структурный анализ.

Сущность структурного подхода заключается в декомпозиции (разбиении) системы на автоматизируемые функции: система разбивается на функциональные подсистемы, которые в свою очередь делятся на подфункции, подразделяемые на задачи и так далее. Процесс разбиения продолжается вплоть до конкретных процедур. При этом автоматизируемая система сохраняет целостное представление, в котором все составляющие компоненты взаимоувязаны. При разработке системы "снизу-вверх" от отдельных задач ко всей системе целостность теряется, возникают проблемы при информационной стыковке отдельных компонентов.

Все наиболее распространенные методологии структурного подхода базируются на ряде общих принципов [45]. В качестве двух базовых принципов используются следующие:

принцип решения сложных проблем путем их разбиения на множество меньших независимых задач, легких для понимания и решения;

принцип иерархического упорядочивания - принцип организации составных частей проблемы в иерархические древовидные структуры с добавлением новых деталей на каждом уровне.

Выделение двух базовых принципов не означает, что остальные принципы являются второстепенными, поскольку игнорирование любого из

них может привести к непредсказуемым последствиям (в том числе и к провалу всего проекта). Основными из этих принципов являются следующие:

принцип абстрагирования - заключается в выделении существенных аспектов системы и отвлечения от несущественных;

Рискнок 1.3- Структура материалов

принцип формализации - заключается в необходимости строгого методического подхода к решению проблемы;

принцип непротиворечивости - заключается в обоснованности и согласованности элементов;

принцип структурирования данных - заключается в том, что данные должны быть структурированы и иерархически организованы.

В структурном анализе используются в основном две группы средств, иллюстрирующих функции, выполняемые системой и отношения между данными. Каждой группе средств соответствуют определенные виды моделей (диаграмм), наиболее распространенными среди которых являются следующие:

SADT (Structured Analysis and Design Technique) модели и соответствующие функциональные диаграммы ;

DFD (Data Flow Diagrams) диаграммы потоков данных ;

ERD (Entity-Relationship Diagrams) диаграммы "сущность-связь";

STD (State Transition diagrams) диаграммы переходов состояний.

На стадии проектирования модели расширяются, уточняются и дополняются диаграммами, отражающими структуру программного обеспечения.

Перечисленные модели в совокупности дают полное описание системы независимо от того, является ли она существующей или вновь разрабатываемой. Состав диаграмм в каждом конкретном случае зависит от необходимой полноты описания системы.

1.6.1.1 Функциональная модель программного комплекса

Разработка функциональной модели программного комплекса сводится к разработке:

общего алгоритма работы;

DFD - диаграммы;

SADT - диаграммы;

STD - диаграммы.

Рассмотрим вышеперечисленные элементы более подробно.

1 Обобщенный алгортим работы программного комплекса.

Работу программного комплекса нужно рассматривать в двух направлениях:

процесс создания обучающего курса;

процесс обучения.

2 Диаграммы потоков данных.

В ходе изучения предметной области были выделены внешние сущности, процессы и потоки данных. Все они описаны в таблицах 1.3, 1.4, 1.5 соответственно.

Таблица 1.3 - Внешние сущности контекстной диаграммы

Наименование сущности	Краткое описание
Перподаватель	Сущность, составляющая обучающий материал.
Ученик	Сущность, которая выполняет запросы на обучение и обучается с помощью электронной системы.

Таблица 1.4 - Процессы контекстной диаграммы

Наименование процесса	Краткое описание
Обучить с помощью электронной системы	Процесс, выполняющий обучение при помощи электронной системы.

Таблица 1.5- Потоки, представленные на контекстной диаграмме

Наименование потока	Описание
Обучение	Представляет собой обучающую информацию, выдаваемую ученику.
Запрос на обучение	Поток, указывающий какую информацию показывать.
Обучающий материал	Материал, наполняющий курс обучения.
Результат обучения	Информация о результатах обучения.

• Сама контекстная диаграмма приведена на рисунке .1.4

• Рисунок 1.4 -Контекстная DFD - диаграмма
• Детализирующая диаграмма более подробно описывает процессы и потоки данных разрабатываемой или существующей системы. Для разрабатываемого программного комплекса бала разработана контекстная диаграмма, чтобы более точно определить процессы и потоки данных системы. Описание процессов детализирующей диаграммы приведено в таблице 1.6.

Таблица 1.6 - Процессы детализирующей диаграммы

Наименование процесса	Описание
1.1 Создать курс обучения	Предусматривает ввод обучающего материала в соответствии с определенной структурой его хранения
1.2 Обеспечить обучение дисциплине	Предусматривает обучение дисциплине. Выдача необходимой информации на определенные запросы пользователя.
1.3 Обеспечить контроль обучения	Данный процесс заключается в контроле знаний по пройденному материалу

Кроме того, на детализирующей диаграмме присутствуют хранилища обучающего материала и базы по контролю материала.

Сама детализирующая диаграмма приведена на рисунке 1.5

Процесс 1.1 на рисунке 1.5 должен обеспечить заполнение информационной базы учебным материалом. Входной поток “Обучающий материал” является управляющим для процесса, так как формирует наполнение материала. Процесс заполняет потоком “Материал” хранилище. “Хранилище 1” - представляет собой базу данных, которая хранит учебный материал.

Заполненное хранилище представляет собой входную информацию для процесса 1.2 на рисунке 1.5. Этот процесс должен обеспечить обучение, используя информацию из хранилища. На процесс воздействует управляющий поток “Запрос на обучение”, и процесс формирует выходной поток “Обучение” в зависимости от поступающей управляющей информации.

Процесс 1.3 на рисунке 1.5 контролирует обучение дисциплине. Входным потоком является информация из хранилища. “Хранилище 2” наполняется потоком “Материал”, который формирует процесс 1.1 на рисунке 1.5.



Рисунок 1.5 - Детализирующая DFD - диаграмма

3 SADT - диаграммы.

Представленная на рисунке 1.6 контекстная SADT-диаграмма четко и ясно определяет входные данные для разрабатываемого программного комплекса, выходные данные, требования к программному комплексу.

На диаграмме активность А1 формирует структурированный материал. Исполнителем является преподаватель. Активность А2 выводит обучающий материал, получив на входе структурированный материал. Активность А3 контролирует полученные знания и результаты контроля возвращает как условия для активности А1.

Рисунок 1.6 - SADT - диаграмма

4 STD - диаграмма.

STD - диаграмма моделирует последующее функционирование системы на основе ее предыдущего и текущего функционирования. Система находится в одном из состояний. Во времени она меняет состояние, причем все переходы должны быть четко определены.

STD - диаграмма программного комплекса изображена на рисунке 1.7.

Рисунок 1.7 STD диаграмма программного комплекса

1.6.1.2 Информационная модель программного комплекса

ER - диаграмма представлена на рисунке 1.8

Логическая модель программного комплекса представлена на рисунке А.1 приложения А.

1.6.2 Информационное обеспечение комплекса

К информационному обеспечению комплекса относятся спецификация входной и выходной информации, способы ее представления и прочее.

Информация, хранимая программным комплексом, представляет собой таблицы Paradox.

1.6.3 Техническое обеспечение комплекса

Техническое обеспечение комплекса представляет собой совокупность аппаратных средств, используемых во время работы. При минимальной конфигурации к ним относятся монитор, клавиатура, манипулятор типа мышь и системный блок, содержащий основные компоненты персональной ЭВМ, такие как:

процессор, выполняющий функцию распределения заданий между другими компонентами ЭВМ и выполняющий почти все вычисления;