В учебном плане специализации кафедры 805 МАИ "Информационные технологии в управлении и обучении" предполагается изучение спецкурса “Нелинейный динамический анализ систем”, разработанного академиком
В.М. Матросовым, который до настоящего времени не имел соответствующего компьютерного учебника. Это вызвало практический интерес и, вследствие этого, возникла задача создания учебного интернет-пособия "Нелинейная теория устойчивости", при создании которого использовалась методология и принципы организации компьютерного обучения, разработанные на кафедре "Математическая кибернетика" и уже многие годы используемые на практике.
Вследствие вышесказанного, были поставлены следующие задачи:
Освоить принципы, методы и средства построения компьютерных учебников и подготовить материал по «Нелинейной теории устойчивости».
Разработать технологию создания компьютерных учебников, содержащих специальные математические тексты.
Разработать структуру теоретического модуля: перевести текст компьютерного учебника (в формате TEX) в формат HTML, структурировать его и разработать средства навигации по страницам учебника.
Выбрать программную среду создания компьютерных учебников и реализовать интернет-учебное пособие с учетом разработанной технологии.
Электронный учебник должен содержать:
оглавление
алфавитный указатель
средства навигации по учебнику
средства контроля знаний обучаемого
В качестве программной среды для создания интернет-учебного пособия «Нелинейная теория устойчивости» был выбран TBBuilder 2, разработанный на кафедре "Математическая кибернетика" МАИ.
В дипломной работе описываются процессы разработки технологии и реализации компьютерного учебника «Нелинейная теория устойчивости», а также предложен алгоритм его использования. Рассчитана экономическая эффективность и суммарные затраты на разработку.
В разделе 1 дается описание основополагающих принципов создания и требований к компьютерным обучающим программам, т.к. во многом от их выполнения зависит достижение высокой эффективности обучения. Особое внимание в этом разделе уделяется требованиям к компьютерным учебникам.
В разделе 2 приводится обзор существующих программных продуктов, позволяющих создавать компьютерные учебники, удовлетворяющие изложенным требованиям.
Раздел 3 посвящен описанию компьютерного учебника «Нелинейная теория устойчивости». Приведена инструкция по практическому использованию компьютерного учебника в учебном процессе.
В разделе 4 описан процесс создания компьютерного учебника «Нелинейная теория устойчивости». Проанализированы трудности при переводе предложенного текста (в формате TEX) в формат HTML и предложены пути их решения. Приведена технология создания компьютерных учебников, содержащих специальные математические тексты.
Раздел 5 дипломного проекта посвящен решению следующих задач:
разработке плана создания компьютерного учебника;
определению затрат на разработку электронного учебника и его цены;
оценке экономической эффективности внедрения компьютерного учебника в учебный процесс.
В разделе 6 (охраны труда и безопасности жизнедеятельности) описано влияние санитарно-гигиенических, эргономических и психофизиологических факторов на оператора ПЭВМ. В данном разделе, основываясь на государственные стандарты и санитарные нормы, рассмотрены наиболее оптимальные параметры рабочей среды для реального рабочего места.
1. Принципы создания и основные требования к компьютерным учебникам и обучающим программам
Образование без отрыва от основной деятельности появилось более 130 лет назад. С тех пор данная форма образования не перестает будоражить сознание специалистов. С одной стороны, она получила огромное распространение в разных регионах мира, а с другой — постоянно критикуется.
За последние 30 лет в системах образования произошли существенные структурные изменения, обусловленные развитием научно-технического прогресса и его возрастающим воздействием на все стороны жизни общества.
Существует несколько подходов к определению дистанционного образования. В Концепции создания и развития единой системы дистанционного образования в России, принятой Государственным комитетом РФ по высшему образованию 31 мая 1995 г., дано следующее определение: «Под дистанционным образованием понимается комплекс образовательных услуг, предоставляемых широким слоям населения в стране и за рубежом с помощью специализированной информационно-образовательной среды на любом расстоянии от образовательного учреждения. Информационно-образовательная среда дистанционного образования представляет собой системно организованную совокупность средств передачи данных, информационных ресурсов, протоколов взаимодействия, аппаратно-программного и организационно-методического обеспечения, ориентированную на удовлетворение образовательных потребностей пользователей».
Цели дистанционного образования можно сформулировать следующим образом:
создание образовательного пространства посредством внедрения в
учебный процесс современных технологий;
самостоятельная поисковая деятельность студентов в образовательном пространстве, контролируемая и направляемая вузом;
переход от репродуктивного метода обучения к творческому (креативному) освоению знаний студентами.
1.1 Базовые принципы создания систем дистанционного образования
Можно сформулировать базовые принципы, на основе которых создаются системы дистанционного образования, являющиеся сегодня мерилом удачных или неудачных решений.
Во-первых, доступность обучения. При хроническом недостатке времени учиться надо все больше и больше. Причем процесс обучения должен начинаться когда угодно – когда есть время; длиться сколько угодно – сколько есть времени и сил; он может быть внезапно прекращен или прерван, например срочный телефонный звонок, и может быть продолжен с любого места. А сверху еще накладываются субъективные особенности обучаемых: начальные знания, специфика освоения материала и т.д. и т.п. Радикальный прорыв в этой области позволил осуществить известные результаты научно-технического прогресса: персональный компьютер и Интернет, а в ближайшей перспективе – мобильный Интернет и беспроводные локальные пикосети.
Во-вторых, радикально новые формы представления и организации информации, обеспечивающие максимальную степень ее восприятия. Среди них можно выделить:
Максимальное использование различных способов представления информации: текста, графики, видео, звукового сопровождения, анимации, т.е. то, что получило название "мультимедиа";
Нелинейную форму организации материала, при которой его единицы представлены не в линейной последовательности, а как система явно указанных возможных переходов, связей между ними, дающая возможность адекватного представления всей взаимосвязи ее различных аспектов. Такой подход позволяет в максимальной степени приблизить процесс передачи знаний к естественному общению и обеспечить адаптивность траектории обучения;
Присутствие большого количества справочной информации, причем именно в дополнительной, сопровождающей форме, когда пользователь видит основной предмет изучения в окружении каких-либо других узлов, т.е. любой вопрос (тема, проблема, аспект, идея, документ) всегда оказывается связанным с другими вопросами. Пользователь может не учитывать эту информацию, но она ему предоставляется, причем именно как смежная, находящаяся в определенных связях с вопросом, непосредственно интересующим пользователя. В целом такая система заставляет учитывать, что интересующая его тема может иметь еще какие-то аспекты.
В настоящее время в мировой практике наиболее перспективным способом организации разнородной информации признана гипермедийная технология. Главными ее достоинствами являются, с одной стороны, ориентация на создание информационной среды, с другой – возможность адекватного представления всей взаимосвязи различных аспектов. Характерным примером ее использования является популярная World Wide Web – гигантская гипермедиа-паутина, которую можно (в контексте задач обучения) рассматривать как интеллектуальную надстройку над информационным банком глобальной сети Интернет.
В-третьих, достоверность сертификации знаний. Оценка знаний предельно усложняется. Если раньше это вверялось в руки преподавателей, которые в ходе личной встречи (для некоторых студентов в ходе последовательности таких встреч) добивались того, чтобы студент привел багаж своих знаний в соответствие с выставляемой оценкой, то в системах дистанционного образования при сертификации знаний очного контакта, как правило, нет. Соответственно и методики сертификации знаний существенно отличаются от используемых при очном обучении. Наиболее распространенными здесь являются методики, основанные на тестировании, которые используются в практике очного образования скорее как дополнительные. Здесь они – основные. И сразу же встает другая проблема – при отсутствии очного контакта нет гарантий того, что экзамены не сдал кто-то другой. Именно поэтому на некоторых сертификатах, выдаваемых профессиональными организациями, есть подпись главного психометриста.
Стоит сказать, что дистанционное образование в большинстве случаев видится не в отрицании действующих форм образования, а в их совершенствовании, во внедрении в учебный процесс новых технологий, которые со временем перестроят всю организацию обучения. Таким образом, в отдельных случаях, как на кафедре "Математическая кибернетика" МАИ, описанная выше проблема достоверности сертификации знаний отпадает (т.к. интернет-учебное пособие «Нелинейная теория устойчивости» будет использоваться при очном обучении).