Лекция 7-8. РАЗРАБОТКА УЧЕБНЫХ СРЕДСТВ НА БАЗЕ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ
Лекция 9. ПЕРСПЕКТИВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ РАЗРАБОТКИ И ПРИМЕНЕНИЯ СРЕДСТВ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ В ОБРАЗОВАНИИ.
Образовательные электронные издания и ресурсы. Формы представления информации. Перспективы использования систем учебного назначения, реализованных на базе технологии мультимедиа
Создание программного средства учебного назначения. Дидактические принципы построения презентаций и электронных учебников. Создание видео, графических материалов, понятие мультимедиа.
Разработка гипертекстовой презентации. Принципы корректного формирования содержания гипертекстовой статьи. Использование Интернет-ресурсов в презентациях.
Информатизация контроля и измерения результатов обучения. Компьютерные средства измерения и контроля. Требования к созданию и применению контрольно-измерительных материалов. Методика их использования для контроля знаний.
Электронный учебник является ключевым дидактическим звеном информационно-коммуникационной технологии обучения в процессе подготовки конкурентоспособных специалистов XXI века. Несмотря на то что термин «электронный компьютерный учебник» (ЭКУ) приобретает все большее распространение, разные авторы вкладывают в него существенно различный смысл. Единое общепринятое определение отсутствует.
Электронный учебник призван не только сохранить все достоинства книги или учебного пособия, но и в полной мере использовать современные информационно-коммуникационные технологии, мультимедийные возможности и гипертекстовые ссылки для качественной подготовки конкурентоспособного специалиста. К таким возможностям относятся:
· представление физических процессов в динамике, наглядное представление объектов, недоступных для непосредственного наблюдения;
· компьютерное моделирование процессов и объектов, требующих для своего изучения уникальных или дорогостоящих оборудования и материалов;
· организация контекстных подсказок, ссылок (гипертекст);
· быстрое проведение сложных вычислений с представлением результатов в цифровом или графическом виде;
· оперативный самоконтроль знаний студента при выполнении им упражнений и тестов.
Процесс создания ЭКУ на практике чаще всего предполагает сотрудничество двух специалистов - предметника и специалиста-программиста.
Из опыта разработки электронных образовательных систем и комплексов для эффективного использования информационно-коммуникационных педагогических технологий можно рекомендовать следующие методологические этапы создания электронного учебника:
подготовка чернового варианта текста учебника (крайне полезно иметь пособие по курсу лекций, хотя, быть может, оно будет радикально переделано в дальнейшем);
разработка «сценария» взаимодействия отдельных частей ЭКУ (на основе рациональной структуры учебника и тщательно продуманной последовательности изложения материала, организация возможных перекрестных ссылок и т. п.), а также начальная подготовка сценария аудио- и видеосюжетов, разнообразных иллюстраций, располагаемых в тексте статически или появляющихся динамически в процессе чтения ЭКУ;
реализация составных частей ЭКУ на компьютерных средствах обучения с широким использованием локальных образовательных сетей учебного заведения.
Наиболее важным при использовании компьютерных технологий являются следующие дидактические требования:
• целесообразность представления учебного материала;
• достаточность, наглядность, полнота, современность и структурированность учебного материала;
• многослойность представления учебного материала по уровню сложности;
• своевременность и полнота контрольных вопросов;
• протоколирование действий во время работы;
• интерактивность, возможность выбора режима работы с учебным материалом.
Каждый ЭКУ может состоять из:
· теоретической части, в основе которой лежит гипертекст с внедренными в него рисунками, таблицами, аудио- и видеосюжетами; дополнением к гипертексту являются наглядные компьютерные модели, иллюстрирующие в динамике изучаемые объекты или процессы, с возможностью варьирования тех или иных параметров с целью изучения их влияния на объект или процесс;
· практической части, где представлены пошаговые решения типичных задач и упражнений по данному учебному курсу с выдачей минимальных пояснений и ссылками на соответствующие разделы теоретического курса; в качестве аналога традиционных лабораторных работ предлагаются наглядные компьютерные модели (лабораторный практикум может быть выделен в самостоятельный программный продукт);
· контрольной части: набор тестов, включающий как вопросы по теоретической части, так и решение задач и упражнений;
· справочной части, которая может включать в себя: предметный указатель (система поиска); таблицы основных констант, размерностей, физико-химических свойств; сводки основных формул; другую необходимую информацию в графической, табличной или любой другой форме;
· системы помощи, содержащая описание правил работы с компьютерным учебником и методические рекомендации использования современных телекоммуникационных технологий в глобальной сети Интернет.
Основополагающие дидактические принципы, которыми следует руководствоваться при создании электронных учебников:
1. Принцип квантования: разбиение материала на разделы, состоящие из образовательных модулей, минимальных по объему, но замкнутых и интегрированных по содержанию.
2. Принцип полноты: каждый тематический модуль должен иметь следующие дидактические компоненты: теоретическое ядро; контрольные вопросы по теории; примеры; задачи и упражнения для самостоятельного решения; контрольные вопросы по всему модулю с ответами; контрольную работу; контекстную справку(Help); исторический комментарий.
3. Принцип наглядности: каждый модуль должен состоять из коллекции кадров с минимумом текста и визуализацией, облегчающей понимание и запоминание новых понятий, утверждений и методов.
4. Принцип ветвления: каждый модуль должен быть связан гипертекстными ссылками, чтобы у пользователя была возможность перехода в любой другой раздел или литературный источник; принцип ветвления не исключает, а даже предполагает наличие рекомендуемых переходов, реализующих последовательное изучение предмета.
5. Принцип регулирования: учащийся самостоятельно управляет сменой презентационных слайдов, имеет возможность вызвать на экран любое количество примеров (понятие «пример» имеет широкий смысл: это и примеры, иллюстрирующие изучаемые понятия и утверждения, и примеры решения конкретных профессиональных задач).
6. Принцип адаптивности: электронный учебник должен допускать адаптацию к нуждам конкретного пользователя в процессе учебы, позволять варьировать глубину и сложность изучаемого материала и его прикладную направленность в зависимости от будущей профессии, применительно к нуждам пользователя генерировать дополнительный иллюстративный материал, предоставлять графические и геометрические интерпретации изучаемых понятий.
7. Принцип компьютерной поддержки: в любой момент работы субъект образования может получить компьютерную поддержку, освобождающую его от рутинной работы и позволяющую сосредоточиться на сути изучаемого в данный момент материала, рассмотреть большее количество примеров и решить больше задач; при этом компьютер не только выполняет громоздкие преобразования, разнообразные вычисления и графические построения, но и совершает математические операции любого уровня сложности.
8. Принцип собираемости: электронный учебник и другие дидактические образовательные пакеты должны быть интегрированы в форматах, позволяющих компоновать их в единые электронные комплексы, расширять и дополнять их новыми разделами и темами, а также формировать электронные библиотеки по отдельным дисциплинам.
Для создания многих простейших мультимедиа-ресурсов широко используются различные HTML-редакторы. При этом следует учитывать, что язык HTML достаточно динамично развивается, так что ресурсы, удовлетворяющие новому стандарту языка, могут некорректно воспроизводиться старыми версиями браузеров - программами просмотра гипермедиа-ресурсов.
Кроме того, использование браузеров для просмотра накладывает дополнительные ограничения на характер представления учебной мультимедиа информации в электронных средствах обучения.
Следует заметить, что системы программирования, используемые для создания локальных компонент ЭСО, позволяют включать в мультимедиа-средство и обращение к ресурсам сети Интернет, интегрируя сетевые и локальные образовательные ресурсы и ЭСО.
Говоря более точно, следует отметить, что при создании гипермедиа-средств обучения чаще всего используются следующие языки и инструменты:
- язык разметки гипертекста (HTML) - стандартный язык, используемый в сети Интернет для создания, форматирования и демонстрации информационных гипермедиа-страниц;
- язык Java - специализированный объектно-ориентированный язык программирования, аналогичный языку C++. Данный язык был разработан специально для использования интерактивной графики и анимации в ресурсах сети Интернет. Многие готовые приложения (Java applets) доступны в сети Интернет, и их можно выгрузить на компьютер пользователя для дальнейшего использования при создании собственных информационных сетевых и несетевых электронных средств обучения;
- язык VRML (Virtual Reality Modeling Language) позволяет создавать и размещать в сети объемные трехмерные объекты, создающие иллюзию реального объекта намного сильнее, чем простые анимации. Подобные трехмерные объекты в зависимости от их "объема" принято называть "виртуальными комнатами", "виртуальными галереями" и "мирами";
Учителя могут использовать и другие инструменты для создания ЭСО. Для этого педагоги должны выбрать программу-редактор, которая будет использоваться для создания страниц мультимедиа-средства обучения. Существует множество инструментальных сред для разработки мультимедиа, позволяющих создавать полнофункциональные мультимедийные электронные средства обучения (Macromedia Director, Authoware Professional, FrontPage, HyperStudio 4.0,Web Workshop Pro и др.). Такие средства, как PowerPoint и текстовые редакторы (например, Word) также могут быть использованы для создания простейших мультимедиа-ресурсов, относимых к ЭСО.
Типология презентаций, предложенная Ястребовым Л.И.
Фактически содержание презентации это: текст, звук, графика, видео, таблицы и схемы, анимация.
Прежде всего содержание презентации должно быть целесообразно.
Текст, особенно если презентация сопровождается устным докладом, должен быть лаконичным, синтаксически простым (как можно меньше вводных оборотов, таких как: обратите внимание на..., согласно проведенному опросу..., представленный ниже список...)
Просто построенные предложения существенно экономят место и позволяют сделать шрифт крупнее. И конечно же - три кита стилистики - ясность, логичность, точность (особенно в терминах и определениях). Перед тем, как представить презентацию публике не поленитесь проверить грамотность текста.
Звук должен быть чистым. Лучше вовсе не снабжать презентацию звуковым сопровождением, чем присоединять файлы, в которых невозможно разобрать музыку или слова диктора.
Рисунки и видео должны быть четкими и достаточно крупными. Не пытайтесь увеличивать размеры картинок - вы только потеряете в качестве. Видео-ролики должны занимать не менее трети презентационного окна. Рисунки должны носить скорее иллюстративное, чем декоративное значение. Украшательство отвлекает от сути предмета.
Таблицы должны содержать как хорошо различимые данные, так и четкие, крупные подписи к ним, по умолчанию таблица снабжается названием, а при необходимости и легендой (краткими комментариями). Таблица не должна быть перегружена!
Схемы должны быть снабжены четкими, логичными переходами от одного блока к другому. Убедитесь, что стрелки переходов хорошо видны на экране.
Анимация. Современные средства позволяют создавать анимированные графические файлы, которые демонстрировали бы физические, химические, механические, биологические и многие другие процессы. Это незаменимое средство проведения лабораторных занятий, коллоквиумов, значение которого трудно переоценить.
Компьютерная графика представляет собой одну из современных технологий создания различных изображений с помощью аппаратных и программных средств компьютера, отображение их на экране монитора и затем сохранения в файле или печати на принтере.
Существуют два основных способа представления графических изображений: растровый и векторный.
Растровую графику применяют при разработке электронных и полиграфических изданий. Их редко создают вручную с помощью ПК. Чаще для этой цели используют сканирование иллюстраций, созданных художником на бумаге, или фотографий, изображения с цифровых фото- и видеокамер. Соответственно, большинство графических редакторов, предназначенных для работы с растровыми иллюстрациями, ориентированы не столько на создание изображений, сколько на их обработку.
Программные средства для работы с векторной графикой наоборот предназначены, в первую очередь, для создания иллюстраций и в меньшей степени для их обработки.
Основной недостаток растровой графики состоит в том, что каждое изображение для своего хранения требует большое количество памяти
Векторное представление, в отличие от растровой графики, определяет математическое описание изображений в виде линий и фигур, возможно, с закрашенными областями, заполняемыми сплошным или градиентным цветом. В векторной графике для описания объектов используются комбинации компьютерных команд и математических формул. Это позволяет различным устройствам компьютера, таким как монитор и принтер, при рисовании этих объектов вычислять, где необходимо помещать реальные точки.
Векторную графику часто называют объектно-ориентированной или чертежной графикой. Основным элементом векторной графики является линия (при этом не важно, прямая эта линия или кривая).
Векторная графика в сравнении с растровой имеет следующие преимущества:
· описание объекта является простым и занимает мало памяти
· простота масштабирования изображения без ухудшения его качества;
· независимость объема памяти, требуемой для хранения изображения, от выбранной цветовой модели
Недостатком векторных изображений является их некоторая искусственность, заключающаяся в том, что любое изображение необходимо разбить на конечное множество составляющих его примитивов
Растр, или растровый массив (bitmap), представляет совокупность битов, расположенных на сетчатом поле-канве. Бит может быть включен (единичное состояние) или выключен (нулевое состояние). Состояния битов может использоваться для представления черного или белого цветов, так что, соединив на канве несколько битов, можно создать изображение из черных и белых точек.
Основным элементом растрового изображения является точка или пиксел(pixel). Под этим термином часто понимают несколько различных понятий:
· отдельный элемент растрового изображения,
· отдельная точка на экране монитора,
· отдельная точка на изображении, напечатанном принтером.
Цвет каждого пиксела растрового изображения - черный, белый, серый или любой из спектра - запоминается с помощью комбинации битов. Чем больше битов используется для этого, тем большее количество оттенков цветов для каждого пиксела можно получить.
Байтом - группой из восьми битов - можно закодировать 2 в степени 8 = 256, а тремя байтами - 24 битами можно закодировать 2 в степени 24 или 256*256*256=16777216 различных цветов.
Глубина цвета
Число битов, используемых компьютером для хранения информации о каждом пикселе, называется битовой глубиной или глубиной цвета.
При работе с цветом используются понятия цветовое разрешение (его еще называют глубиной цвета) и цветовая модель. Цветовое разрешение определяет метод кодирования цветовой информации, и от него зависит, сколько цветов на экране может отображаться одновременно.
Гипермедиа - технологии представления информации разных типов, основанной на принципах гипертекста. В одном гипермедиа-ресурсе сочетаются и возможности перехода по гиперссылкам, и преимущества использования разнотипной информации.
Тест - инструмент, состоящий из выверенной системы тестовых заданий, стандартизованной процедуры проведения и заранее спроектированной технологии обработки и анализа результатов. Тест предназначен для измерения качеств и свойств личности, изменение которых возможно в процессе систематического обучения.
Тестирование - набор тестовых заданий, имеющих целью оценить степень усвоения знаний обучаемого в конкретной предметной области. Важнейшие критерии эффективности тестов вообще и тестов достижений в частности - соответствие содержанию и требованиям стандарта, надежность и обоснованный выбор шкалы оценивания результатов тестирования.
Кроме выполнения аттестационной функции и функции проверки качества обучения с использованием электронных средств обучения (ЭСО) разработка и периодическое использование подобных контрольно-измерительных материалов в ходе учебного процесса приводит также к реализации обучающей и мотивационной функции. Обучающая функция измерения результативности обучения важна для закрепления и углубления знаний учащихся и проявляется в том, что в процессе проверки знаний, умений и навыков школьников происходит повторение материала, а преподаватель приобретает дополнительную возможность акцентирования внимания обучаемых на самом существенном в учебном материале дисциплины, формулирования важнейших мировоззренческих идей курса, разбора типичных ошибок, допускаемых учащимися. Воспитательная функция измерения результативности обучения проявляется в стимулировании учащихся к дальнейшей учебе c использованием ЭСО, совершенствованию и углублению своих знаний. Возможность проверить и оценить полученные результаты служит мотивацией в учебе, развивает у учащихся умения самоконтроля и самооценки.
Таким образом, основными этапами оценки результативности обучения школьников с использованием ЭСО должны стать:
1. Четкое формулирование требований к знаниям, умениям и навыкам школьников. Требования формулируются до начала обучения и создания ЭСО, должны соответствовать содержанию и методам обучения;
2. Разработка контрольно-измерительных подсистем ЭСО для проведения тестирования школьников. Материалы разрабатываются в строгом соответствии с требованиями к знаниям, умениям и навыкам учащихся. Для каждого задания указывается, какому требованию (требованиям) оно соответствует;
3. Разработка технологий тестирования школьников, определение роли ЭСО в измерении результативности обучения школьников;
4. Экспертная оценка качества контрольно-измерительных материалов. Проверка соответствия контрольно-измерительных материалов содержанию обучения и требованиям, предъявляемым к знаниям, умениям и навыкам школьников. Оценка полноты покрытия требований измерительными материалами;
5. Проведение измерений с использованием разработанного ЭСО. Оценка качества обучения может проводиться, как в рамках текущего учебного процесса, так и по его окончанию в конце учебного года. Измерение проводится преподавателем с использованием электронных средств обучения;
6. Определение итогов измерений, шкалирование результатов, приведение их к одной системе оценивания, сравнение результатов, формулирование выводов по качеству обучения школьников с использованием ЭСО.