Разработка электронного учебника по дисциплине "Методы и алгоритмы обработки результатов экспериментальных исследований" - Дипломная работа

Отсюда уже один шаг оставался до попыток создать принципиально новые учебные пособия - электронные учебники. В настоящее время, когда процесс создания таких учебников уже вышел за рамки отдельных частных экспериментов, когда предпринимаются активные попытки внедрить их в учебный процесс, и на этом пути уже накоплен некоторый опыт, можно, наконец, говорить о том, что определение самого термина "электронный учебник" и его концепция, которую первопроходцы-энтузиасты нащупывали практически вслепую, начинает, наконец, проясняться. Результат проделанной работы - электронный учебник, выполненный при помощи средств гипертекстовой разметки и интерактивных сценариев Javascript. Целью данной работы было разработать электронный учебник по курсу «Методы и алгоритмы обработки результатов экспериментальных исследований», раздел «совместные алгоритмы обработки информации». Требовалось разработать четыре интерактивных примера к данному электронному учебнику: Построение статической (тарировочной) характеристики датчика первичной информации, Параметры эллипса рассеяния, Апостериорная оценка , “Гребневый” смещенный алгоритм .

Современная система образования все активнее использует информационные технологии и компьютерные телекоммуникации. Этому способствует ряд факторов, и прежде всего - оснащение образовательных учреждений мощной компьютерной техникой и развитие сообщества сетей Интернет.

При лекционно-семинарной форме обучения преподаватель выступает преимущественно в роли консультанта обучаемого. Это дает некоторые положительные моменты: студенты активно участвуют в процессе обучения, приучаются мыслить самостоятельно, выдвигать свои точки зрения, моделировать реальные ситуации.

Развитие информационных технологий предоставило новую возможность представления учебной информации - электронные учебники.

Электронный учебник представляет собой комплект обучающих, моделирующих и других программ, размещаемых на магнитных носителях (твердом или гибком дисках) ПЭВМ, в которых отражено основное научное содержание учебной дисциплины. ЭУ часто дополняет обычный, а особенно эффективен в тех случаях, когда он: обеспечивает практически мгновенную обратную связь; помогает быстро найти необходимую информацию (в том числе контекстный поиск), поиск которой в обычном учебнике затруднен; существенно экономит время при многократных обращениях к гипертекстовым объяснениям; наряду с кратким текстом - показывает, рассказывает, моделирует и т.д. (именно здесь проявляются возможности и преимущества мультимедиа-технологий) позволяет быстро, но в темпе наиболее подходящем для конкретного индивидуума, проверить знания по определенному разделу.

Достоинствами этих учебников являются: во-первых, их мобильность, во-вторых, доступность связи с развитием компьютерных сетей, в-третьих, адекватность уровню развития современных научных знаний. С другой стороны, создание электронных учебников способствует также решению и такой проблемы, как постоянное обновление информационного материала. В них также может содержаться большое количество упражнений и примеров, подробно иллюстрироваться в динамике различные виды информации.

К недостаткам ЭУ можно отнести не совсем хорошую физиологичность дисплея как средства восприятия информации (восприятие с экрана текстовой информации гораздо менее удобно и эффективно, чем чтение книги) и более высокую стоимость по сравнению с книгой.

Практика использования электронных учебников показала, что студенты качественно усваивают изложенный материал, о чем свидетельствуют результаты тестирования. Таким образом, развитие информационных технологий дает широкую возможность для изобретения новых методов методик в образовании и тем самым повысить его качество.

В рамках данного дипломного проекта планируется разработать электронное обучающее пособие для студентов очного, заочного и вечерних отделений по курсу «Методы и алгоритмы обработки результатов экспериментальных исследований», раздел «совместные алгоритмы обработки информации».

Данное электронное обучающее пособие планируется использовать для освоения материала, закрепления навыков и для самоподготовки студентов по данной дисциплине.

Внедрение разрабатываемого продукта позволит: - повысить качество дистанционного обучения, - повысить эффективность обучающих курсов, используя современные автоматизированные средства обучения, таких как гипертекст, мультимедиа средства и встроенные упражнения, позволяющие увеличить скорость обучения, легче понять контекст и улучшить запоминание материала, - расширить возможности самоподготовки к зачетам и экзаменам и самоконтроля студентов, - облегчить труд преподавателя.

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

Преимущество электронной версии учебного пособия, это возможность использования современных информационных технологий при реализации возможностей аппарата математики, в том числе математической статистики, позволяет автоматизировать процессы обработки информации, результатов научного эксперимента, интенсифицировать применение инструментария математики в социологических исследованиях. Математизация дает возможность повысить качество принимаемых решений на всех стадиях процесса принятия решения человеком или ЭВМ за счет применения современных методов многофакторного анализа, прогнозирования, моделирования и оценки вариантов, оптимального планирования. Это позволяет перейти к разработке научно обоснованных подходов к принятию оптимального решения в конкретной ситуации, использовать методы и средства информатики в процессе решения задач различных предметных областей.

Обзор предметной области

Педагогическая ценность и качество электронного учебного пособия зависит от того, насколько полно учитываются при его разработке комплекс требований, предъявляемый к ним.

Требования к системе проектирования «электронного учебника»

Для эффективного функционирования человека в электронной системе обучения вне зависимости от задачи, решаемой исследователем, особое значение приобретают методы визуализации исходных данных, промежуточных результатов обработки, обеспечивающих единую форму представления текущей и конечной информации в виде отображений, адекватных зрительному восприятию человека и удобных для однозначного толкования полученных результатов. Важным требованием интерфейса является его интуитивность. Следует заметить, что управляющие элементы интерфейса должны быть удобными и заметными, вместе с тем они не должны отвлекать от основного содержания, за исключением случаев, когда управляющие элементы сами являются основным содержанием.

Легкость в освоении и использовании данной среды для генерации электронных учебников достигается за счет применения визуальных технологий и возможностью использования специалистом-предметником любых текстовых и графических редакторов для написания содержимого электронного учебника. Для удобства работы среда по генерации электронных учебников допускает разработку проекта по отдельным частям, что позволяет организовать работу над учебником нескольких специалистов-предметников.

Классификация средств создания электронных учебников

Средства создания электронных учебников можно разделить на группы, например, используя комплексный критерий, включающий такие показатели, как назначение и выполняемые функции, требования к техническому обеспечению, особенности применения. В соответствии с указанным критерием возможна следующая классификация: - традиционные алгоритмические языки;

- инструментальные средства общего назначения;

- средства мультимедиа;

- гипертекстовые и гипермедиа средства;

Ниже приводятся особенности и краткий обзор каждой из выделенных групп. В качестве технической базы в дальнейшем имеется в виду IBM совместимые компьютеры, как наиболее распространенные в нашей стране и имеющиеся в распоряжении школы: а) Традиционные алгоритмические языки

Характерные черты электронных учебников, созданных средствами прямого программирования: - разнообразие стилей реализации (цветовая палитра, интерфейс, структура ЭУ, способ подачи материала и т.д.);

- сложность модификации и сопровождения;

- большие затраты времени и трудоемкость;

- отсутствие аппаратных ограничений, т.е. возможность создания ЭУ, ориентированного на имеющуюся в наличие техническую базу. б) Инструментальные средства общего назначения

Инструментальные средства общего назначения (ИСОН) предназначены для создания ЭУ пользователями не являющимися квалифицированными программистами. ИСОН, применяемые при проектировании ЭУ, как правило, обеспечивают следующие возможности: - формирование структуры ЭУ;

- ввод, редактирование и форматирования текста (текстовый редактор);

- подготовка статической иллюстративной части (графический редактор);

- подготовка динамической иллюстративной части (звуковых и анимационных фрагментов);

- подключение исполняемых модулей, реализованных с применением других средств разработки и др.

- К достоинствам инструментальных средств общего назначения следует отнести: - возможность создания ЭУ лицами, которые не являются квалифицированными программистами;

- существенное сокращение трудоемкости и сроков разработки ЭУ;

- невысокие требования к компьютерам и программному обеспечению.

- Вместе с тем ИСОН имеют ряд недостатков, таких как: - далеко не дружественный интерфейс;

- меньшие, по сравнению с мультимедиа и гипермедиа системами, возможности;

- отсутствие возможности создания программ дистанционного обучения.

В нашей стране существует множество отечественных ИСОН: Адонис, АОСМИКРО, Сценарий, ТЕССИС, Интегратор и др. в) Средства мультимедиа

Еще до появления новой информационной технологии эксперты, проведя множество экспериментов, выявили зависимость между методом усвоения материала и способностью восстановить полученные знания некоторое время спустя. Если материал был звуковым, то человек запоминал около 1\4 его объема. Если информация была представлена визуально - около 1\3. При комбинировании воздействия (зрительного и слухового) запоминание повышалось до половины, а если человек вовлекался в активные действия в процессе изучения, то усвояемость материала повышалось до 75%.

Итак, мультимедиа означает объединение нескольких способов подачи информации - текст, неподвижные изображения, движущиеся изображения и звук - в интерактивный продукт.

Аудиоинформация включает в себя речь, музыку, звуковые эффекты. Наиболее важным вопросом при этом является информационный объем носителя. По сравнению с аудио видеоинформация представляется значительно большим количеством используемых элементов. Прежде всего, сюда входят элементы статического видеоряда, которые можно разделить на две группы: графика (рисованные изображения) и фото. К первой группе относятся различные рисунки, интерьеры, поверхности, символы в графическом режиме. Ко второй - фотографии и сканированные изображения.

Динамический видеоряд практически всегда состоит из последовательностей статических элементов (кадров). Здесь выделяются три типовых элемента: обычное видео (около 24 фото в секунду), квазивидео (6-12 фото в секунду), анимация. Использование видеоряда в составе мультисреды предполагает решение значительно большего числа проблем, чем использование аудио. Среди них наиболее важными являются: разрешающая способность экрана и количество цветов, а также объем информации.

Характерным отличием мультимедиа продуктов от других видов информационных ресурсов является заметно больший информационный объем, поэтому в настоящее время основным носителем этих продуктов является оптический диск CD-ROM стандартной емкостью 650 Мбайт. Для профессиональных применений существует ряд других устройств (CD-Worm, CD-Rewritaeble, DVD и др.), однако они имеют очень высокую стоимость. г) Гипертекстовые и гипермедиа средства

Гипертекст - это способ нелинейной подачи текстового материала, при котором в тексте имеются каким-либо образом выделенные слова, имеющие привязку к определенным текстовым фрагментам. Таким образом, пользователь не просто листает по порядку страницы текста, он может отклониться от линейного описания по какой-либо ссылке, т.е. сам управляет процессом выдачи информации. В гипермедиа системе в качестве фрагментов могут использоваться изображения, а информация может содержать текст, графику, видеофрагменты, звук.

Использование гипертекстовой технологии удовлетворяет таким предъявляемым к учебникам требованиям, как структурированность, удобство в обращении. При необходимости такой учебник можно “выложить” на любом сервере и его можно легко корректировать. Но, как правило, им свойственны неудачный дизайн, компоновка, структура и т.д.

В настоящее время существует множество различных гипертекстовых форматов (HTML, DHTML, PHP и др.).

К электронным учебникам предъявляются следующие требования: структурированность, удобство в обращении, наглядность изложенного материала. Чтобы удовлетворить вышеперечисленные требования, целесообразно использование гипертекстовой технологии.

Для решения поставленных задач, в дипломной работе были выбраны гипертекстовые средства реализации: HTML и Javascript.

Типология обучающих программ

В настоящее время нет единой классификации электронных обучающих систем, хотя во многих работах в зависимости от методических целей, реализация которых оправдывает введение электронных обучающих систем, выделяют среди них следующие типы: а) Программы-тренажеры - предназначены для формирования и закрепления умений и навыков, а также для самоподготовки обучаемых. При использовании этих программ предполагается, что теоретический материал обучаемыми уже усвоен. Многие из этих электронных обучающих систем составлены в духе бихевиоризма, когда за один из ведущих принципов берется подкрепление правильного ответа. В случайной последовательности генерирует учебные задачи, уровень трудности которых определяется педагогом. Если обучаемый дал правильное решение, ему сообщается об этом, иначе ему либо предъявляется правильный ответ, либо предоставляется возможность запросить помощь. Компьютерные учебные программы такого типа реализуют обучение, мало чем отличающееся от программированного обучения с помощью простейших технических устройств. Однако ПК обладает значительно большими возможностями в предъявлении информации, чем в типе ответа. Многие системы позволяют даже вводить с некоторым ограничением конструированные ответы. В настоящее время разработано достаточно большое число программ рассматриваемого типа. При их разработке можно обойтись знаниями о процессе обучения и учебной деятельности на уровне «здравого смысла», т.е. интуитивного, часто недостаточно осознанного представление о процессе обучения и индивидуального опыта, приобретенного разработчиками в процессе преподавательской работы. б) Контролирующие программы, предназначенные для контроля определенного уровня знаний и умений. Известно, что контроль знаний обучаемых представляет собой одно из самых важных и в то же время по характеру организации и уровню теоретической исследованности одно из самых слабых звеньев учебного процесса. Главный недостаток существующих форм и методов контроля заключается в том, что в большинстве случаев они еще не обеспечивают необходимой устойчивости и инвариантности оценки качества усвоения учебной информации, а также необходимой адекватности этой оценки действительному уровню знаний. Совершенствование контроля за ходом обучения должно концентрироваться вокруг узловой проблемы - проблемы повышения достоверности оценки формируемых знаний, умений и навыков. Эту проблему можно рассматривать в двух аспектах: во-первых, как увеличение степени соответствия педагогической оценки действительному уровню знаний обучаемых; во-вторых, как создание и реализация таких методических приемов контроля, которые обеспечили бы независимость оценок от случайных факторов и субъективных установок учителя. Использование соответствующих пакетов контролирующих программ позволит повысить эффективность обучения и производительность труда преподавателя, придаст контролю требуемую устойчивость и инвариантность, независимость от субъективных установок учителя. в) Наставнические программы, которые ориентированны преимущественно на усвоение новых понятий, многие из них работают в режиме, близком к программированному обучению с разветвленной программой. Обучение с помощью таких программ ведется в форме диалога, однако по большей части ведется диалог, построенный на основе формального преобразования ответа обучаемого, т.е. фактический диалог. г) Демонстрационные программы, предназначенные для наглядной демонстрации учебного материала описательного характера. Преподаватель может успешно использовать компьютер в качестве наглядных пособий при объяснении нового материала. Большими возможностями в интенсификации учебного процесса обладают те демонстрационные программы, в которых используется диалоговая или интерактивная графика. В данной работе реализуется именно этот тип учебника. Наибольшая эффективность достигается за счет интерактивного наглядного представления математических процессов изучаемого предмета. д) Информационно-справочные программы предназначены для вывода необходимой информации.

В недалеком будущем обучаемый при подготовке к занятиям или на занятиях сможет использовать ПК, подключенный через модем и телефонную линию связи к другим компьютерам и к библиотеке. В этом случае он может получить любую необходимую информацию, имея доступ к компьютеризированному каталогу книг и периодических изданий. С помощью компьютера учащийся сможет осуществить доступ к любому организованному хранилищу информации, ко многим различным банкам данных. Знать, как с помощью компьютера можно получить информацию, так же важно, как уметь пользоваться энциклопедией или библиотекой. е) Имитационные и моделирующие программы, предназначенные для «симуляции» объектов и явлений. Эти программы особенно целесообразно применять, когда явление осуществить невозможно или это весьма затруднительно. При использовании таких программ абстрактные понятия становятся более конкретными и легче воспринимаются обучаемыми. Кроме того учащиеся получают гораздо больше знаний при активном усвоении материала, чем просто запоминая пассивно полученную информацию. ж) Программы для проблемного обучения, которые построены в основном на идеях и принципах когнитивной психологии, в них осуществляется непрямое управление деятельностью учащихся. Это значит, что предъявляются разнообразные задачи и учащиеся побуждаются решать их путем проб и ошибок.

Принципы изложения материала

Принципы изложения учебного материала в условиях компьютерного обучения приобретает все большее значение по мере того как возрастают возможности компьютера в предъявлении и интерпретации разных типов разнообразной информации и углубляется понимание наиболее рационального использования мультимедийного предъявления информации.

Современный компьютер обладает большими возможностями в применении разнообразных типов информации. Это и текст, и чертежи, и графика, и анимация, и видео изображения, и звук, и музыкальное сопровождение. Эффективное использование различных типов предъявления информации с учетом психологических особенностей ее переработки позволяет значительно повысить эффективность учебного процесса.

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

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

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

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

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

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

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

Акцент - это принцип выделения наиболее важного объекта, который должен быть воспринят в первую очередь. При соблюдении этого принципа взгляд учащегося привлекается к зоне акцента. Для создания такого акцента можно использовать разнообразные средства: размещение важных сообщений в центре поля, отделение их от остальной информации свободным пространством, применение яркого цвета.

Следует избегать излишних украшений, злоупотреблений цветом, избыточного кодирования и большого объема вводимой информации. Рекомендуется, например, использовать не более 90 % площади экрана.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Обзор средств создания электронных обучающих систем а) Пакет ГИПЕРМЕТОД

Система разработки Пакет ГИПЕРМЕТОД предназначена для: - создания электронных каталогов;

- учебников;

- рекламных изданий на CD-дисках;

- систем помощи и публикаций в Internet;

- а также других мультимедиа приложений и электронных изданий.

ГИПЕРМЕТОД позволяет создавать красивые и сложные мультимедиа приложения, отвечающие самым современным стандартам, объединяя в одно целое звук, видео, рисунки, анимацию, текст и гипертекст.

С помощью этого пакета сделаны профессиональные мультимедиа продукты: образовательная энциклопедия "Русский музей. Живопись", справочник "Российский софт", диск "Ваша собака", мультимедиа учебник "Социальная компетентность", а также множество других электронных изданий, каталогов продукции, информационных систем.

Стандартный вариант пакета содержит всего два модуля - Монтажный Стол, предназначенный для общего дизайна и просмотра приложения и программу просмотра, представляющую собой тот же монтажный стол без элементов редактирования.

Профессиональный вариант пакета дополнен следующими модулями: - ассистент по связям - создает гипертекстовые связи автоматически по заданным разработчиком правилам;

- ассистент по текстам - автоматически генерирует гипертексты из больших текстов;

- ассистент по структуре - помогает проверять структуру разрабатываемого приложения;

- ассистент по установке - автоматически создает дистрибутив мультимедиа CD ROM приложения.

Как видно из вышеизложенного, данный пакет более ориентирован на разработку мультимедиа-приложений и не является специализированным средство для создания обучающих систем. Хотя в нем присутствуют некоторые возможности, которые необходимы при разработке обучающих систем, например, возможность анализа структуры, автоматическое генерирование гипертекстов и связей, но отсутствие таких вещей, как возможность вставки тестирующих программ и анализ их результатов делают эту систему непригодной для разработки качественной обучающей системы. б) LINKWAY

Разработчик IBM, операционная система - MS-DOS.

Система предназначена для: - разработка демонстрационных роликов по различным темам;

- построение уроков в гипертекстовой манере;

- организация персональной базы данных и настольной канцелярии;

- управление внешними устройствами;

- построение оболочки ОС или пакетов прикладных программ.

LINKWAY позволяет осуществить дифференцированный подход к каждому обучаемому и моделировать достаточно широкий круг процессов. С помощью LINKWAY можно реализовывать различные виды движения: демонстрация раскрывания лепестков цветка, изменение длин сторон треугольника в процессе изменения его углов, показ полета облаков на небе, показ различных регионов на карте разным цветом, изменение цвета заходящего на горизонте солнца или колебания маятника. Также присутствует возможность воспроизведения звуков и музыки.

Основным понятием системы LINKWAY является фолдер - базовое рабочее пространство создаваемого в LINKWAY приложения. Фолдеры можно соединять, линковать и т.д. Фолдеры делятся на страницы - экраны с содержащейся на них информацией. В каждом фолдере содержится базовая страница с общей информацией для всех страниц. Остальные страницы нумеруются по порядку. При визуализации страницы на экране монитора изображение текущей страницы накладывается на базовую страницу. Таким образом, элементы, общие для всех страниц, можно вынести на базовую страницу, и они автоматически будут присутствовать на всех страницах фолдера. Информация, которую содержат в себе страницы, представлена в форме объектов.

Различают следующие типы объектов: - картинка - графическое изображение, занимающее прямоугольный участок экрана. Использование объектов этого типа позволяет сделать разрабатываемую программу более живой и привлекательной. Для задания этого объекта нужно указать место и размер окна, и полное имя файла с графическим изображением. - текстовое поле - прямоугольная область экрана, содержащая информацию в текстовом виде. При создании объекта типа текст необходимо задать количество символов в строке, количество строк в тексте, шрифт и цвет символов. - кнопка - объект, так же занимающий участок страницы, но в отличие от первых двух типов объектов, может не иметь визуального представления. Это позволяет создавать на странице невидимые кнопки. Кнопки могут также накладываться на картинки и тексты. Если кнопки не имеют собственных графических образов, то изображение объекта не измениться. При наложении объектов разных типов они проявляются или экранируют друг друга. Текстовые поля и кнопки являются прозрачными объектами. С их помощью можно организовывать работу с информацией в гипертекстовом режиме.

Объекты в LINKWAY могут иметь имена: это полезно когда планируется реакция различных объектов на действия пользователя - можно вызывать объект по его имени.

В LINKWAY имеется также набор графических примитивов: линий, ломаных, прямоугольников и т.д., которые можно использовать при оформлении программы.

К недостаткам данной авторской системы можно отнести следующие: - ориентированность системы на ОС MS-DOS;

- крайне ограниченный набор объектов и визуальных эффектов;

- бедная палитра цветов и графика низкого разрешения;

- отсутствие стандартного интерфейса;

- невозможность добавления новых элементов к уже существующим;

- отсутствие поддержки TRUETYPE шрифтов, как следствие, крайне маленький выбор стиля шрифта и его размера;

- невозможность создания исполнимых модулей, которые могли бы работать независимо от наличия самой системы LINKWAY. в) Action

Разработчик системы Action - Asymetrix company. Системы ориентирована на ОС Win98/2000/XP.

Система предназначена для: - создание презентаций различной тематики;

- подготовка демонстрационных и рекламных клипов;

- разработка обучающих и контролирующих программ;

Action объектно-ориентированная среда, позволяющая соединять в одном продукте практически все объекты мультимедиа технологии. Как и в LINKWAY, в Action есть возможность вставлять в программу статический текст, графические изображения, управляющие объекты - кнопки. Помимо этого добавлена возможность представления звука как объекта: им можно управлять точно также как и другими объектами, появился и новый тип объекта - анимационный. Это дало возможность резко увеличить эффективность создаваемых приложений, так как анимационные вставки оказывают на пользователя гораздо более выраженное воздействие, нежели просто статичная картинка или текст.

Одним из качественных изменений стало появление в Action системы реального времени. Если в LINKWAY содержимое страницы представляло собой раз и навсегда застывшее скопление объектов, то в Action, объекты «живут» практически полноценной жизнью: появляются в какой-то момент времени, существуют определенное время, и также исчезают с экрана, когда приходит их время. Такой подход к созданию приложений позволяет придать им большей гибкости и динамизма. Благодаря ему стало возможным контролировать время ответа обучаемого, длину музыкального фрагмента, скорость появления изображения. Временная шкала (Timeline) позволяет легко контролировать и редактировать все временные характеристики объектов, наглядно представляя их в виде цветных полос различной длины.

По сравнению с LINKWAY упрощена структура создаваемого приложения. Отсутствуют такие понятия как фолдер и базовая страница - вместо них используется понятие сцены - экран, существующий определенное время и содержащий различные объекты, каждый из которых также имеет свои временные рамки. Сцены могут сменять друг друга как последовательно, так и в заранее заданном порядке. Длина сцены может варьироваться в пределах от десятых долей секунды до нескольких часов, причем существует возможность зацикливать какой-то отрезок времени, что заставит сцену выполняться бесконечно, пока не будет получен сигнал или ответ от пользователя.

Благодаря тому, что система Action разработана для использования под Windows, она обладает достаточно развитыми средствами для обработки графических изображений: добавлена поддержка графических режимов высокого разрешения, импорт графических файлов. Расширен набор звуковых форматов: добавлена возможность воспроизведения наборов команд MIDI и проигрывание компакт-дисков в формате CD Audio. Это позволяет более качественно озвучить создаваемую программу, что вплотную приближает ее к стандарту мультимедиа.

Немаловажным моментом является наличие в среде Action довольно большого набора различных визуальных эффектов: это украшает разработанный проект, придает ему дополнительную привлекательность, и повышает общее качество продукта.

Большим прогрессом на пути объектно-ориентированного программирования стало появление у объектов собственных свойств. Задавая различные свойства объектам одного типа можно получить два совершенно не похожих элемента. Благодаря этому дизайн и интерфейс создаваемых приложений поднялся на качественно новую ступень. Появилась возможность создавать дружественные и интуитивно-понятные интерфейсы.

Это является большим плюсом среды Action.

К минусам можно отнести следующее: - сильно увеличившаяся система всевозможных меню;

- ограничение цветовой гаммы 256-ю цветами;

- не предусмотрена возможность ввода информации пользователем;

- отсутствие средств расширения существующих возможностей;

- невозможность создания исполнимых модулей, - которые могли бы работать независимо от наличия самой среды Action. г) Multimedia TOOLBOOK

Разработчик системы Action - Asymetrix company. Системы ориентирована на ОС Win98/2000/XP.

Система предназначена для: - создание диалоговых сопровождений;

- реализация интерактивного обучения;

- разработка документов представленных в нескольких средах (гиперсреда);

Современная степень развития коммуникационных ресурсов открыла перед разумным человечеством новые горизонты на поле образовательной деятельности, но при этом поставила и новые задачи. Решение одной из них - суть проделанной работы.

В последние годы все мы стали свидетелями появления сначала англоязычных, а затем и отечественных электронных энциклопедий, предоставляющих пользователям принципиально новые "степени свободы" нежели их традиционные, "бумажные" аналоги. Отсюда уже один шаг оставался до попыток создать принципиально новые учебные пособия - электронные учебники. В настоящее время, когда процесс создания таких учебников уже вышел за рамки отдельных частных экспериментов, когда предпринимаются активные попытки внедрить их в учебный процесс, и на этом пути уже накоплен некоторый опыт, можно, наконец, говорить о том, что определение самого термина "электронный учебник" и его концепция, которую первопроходцы-энтузиасты нащупывали практически вслепую, начинает, наконец, проясняться.

Результат проделанной работы - электронный учебник, выполненный при помощи средств гипертекстовой разметки и интерактивных сценариев Javascript. Он соответствует эргономическим требованиям к компьютерным средствам обучения. При сегодняшнем сложном состоянии с учебниками, электронную версию легко записать на носитель информации и пользоваться им на домашнем компьютере. Если при этом учебник положить на сервер, то к нему может быть обеспечен неограниченный доступ.

Целью данной работы было разработать электронный учебник по курсу «Методы и алгоритмы обработки результатов экспериментальных исследований», раздел «совместные алгоритмы обработки информации».

Требовалось разработать четыре интерактивных примера к данному электронному учебнику: Построение статической (тарировочной) характеристики датчика первичной информации, Параметры эллипса рассеяния, Апостериорная оценка , “Гребневый” смещенный алгоритм .

Для этого было необходимо: - произвести обзор теоретического материала по методам представления алгоритмов

- разработать структуру представления алгоритма

- написать алгоритмы программ-скриптов

- отладить программы-скрипты

- разработать пользовательский интерфейс

Для достижения поставленных целей и решения предложенной задачи была проделана следующая работа: - Детально изучена методика создания компьютерных обучающих интерактивных систем, которая была в дальнейшем использована при разработке собственного компьютерного приложения.

- Изучены наиболее популярные средства разработки электронных учебников.

- Проведен сравнительный анализ этих инструментальных сред с целью выявления системы, наиболее отвечающей требованиям, предъявляемым при разработке учебника.

- Проведен анализ теоретического материала предлагаемого к изучению студентам и выбран материал для первоочередной реализации в компьютерном учебнике.

- Были созданы четыре примера к данному электронному учебнику.

- Созданы алгоритмы программ. По алгоритмам написаны и отлажены программы, имитирующие выполнение операций.

- Был разработан пользовательский интерфейс электронного учебника и структура представления информации. Разметка учебника была реализована средствами HTML.

- Программы прошли тестирование и отладку.

Размещено на .ru