3. Описание компьютерного учебника
В качестве программной среды для создания интернет-учебного пособия «Нелинейная теория устойчивости» был выбран TBBuilder 2, разработанный на кафедре "Математическая кибернетика" МАИ.
3.1 Общие сведения о программной среде TBBuilder 2
Данная программа представляет собой средство преподавателя, позволяющее производить наполнение информационной базы КУ. Программа имеет модульную структуру. Модули вызываются из основного окна программы и представляются на экране в виде отдельных окон. Каждый модуль предназначен для решения конкретной задачи, входящей в один из следующих классов задач:
1. формирование оглавления КУ,
2. внесение в информационную базу КУ текстовой и графической информации,
3. внесение в информационную базу КУ задач с альтернативными ответами,
4. внесение в информационную базу КУ задач с конструируемым ответом из фрагментов формул,
5. внесение в информационную базу КУ задач с конструируемым ответом при помощи текстовой палитры,
6. внесение в информационную базу КУ информации по организации учебного процесса,
7. построение графических изображений,
8. каталогизация графических изображений,
9. предоставление пользователю справочной информации.
Работа с большинством модулей происходит в диалоговом режиме, предусматривающем наличие:
указаний пользователю,
необходимых инструментов,
доступа к справочной информации.
Модульность программы поддерживается стандартным MDI-интерфейсом Windows API, что позволяет обойтись без использования сложных OLE-интерфейсов связи между исполняемыми модулями.
Инструменты, предоставляемые программой, являются визуальными компонентами, предназначенными в первую очередь для того, чтобы процесс внесения материалов в информационную базу КУ происходил на естественном языке пользователя. При этом учитываются особенности учебных материалов по прикладным математическим дисциплинам.
Инструменты позволяют:
производить ввод и верстку текстовой информации,
вставку в текст изображений,
построение графиков функций одного переменного,
построение изображений, представляющих собой математические формулы.
Для того, чтобы инструменты были выдержаны в стандартном стиле таких редакторов, работающих в среде Windows, как MS Word, а также имели поддержку со стороны операционной системы, при их создании использовались OLE-интерфейсы системных средств MSDHTML и MSIE. Исходя из перечня предоставляемых в распоряжение разработчика ресурсов этих средств были созданы классы, позволяющие отображать на экране и редактировать документы HTML на естественном языке пользователя.
Программа была разработана с использованием языка программирования Object Pascal и среды программирования Delphi 5.
В следующей таблице приведены сравнительные характеристики некоторых средств разработки дистанционных курсов.
Таблица 1
Сравнительные характеристики некоторых средств разработки дистанционных курсов
| STELLUS | SunRav | Прометей | Доцент | TeachLab | |
| Наполнение теоретическим материалом | + | + | + | + | + |
| Возможность вставки изображений в текст | + | + | + | + | + |
| Работа с теоретическим материалом на естественном языке | - | + | + | + | + |
| Структурирование теоретического материала | + | + | + | + | + |
| Взаимосвязанность теоретического и практического материала | + | - | - | - | - |
| Наполнение практическим материалом | + | + | - | + | + |
| Структурирование практического материала | - | - | - | - | - |
| Возможность вставки изображений в практический материал | В качестве иллюстраций | + | - | + | В качестве иллюстраций |
| Возможность работы с формулами | - | - | - | + | - |
| Работа с практическим материалом на естественном языке | + | + | - | - | - |
| Возможность внесения задач с альтернативными ответами | + | + | - | + | + |
| Возможность внесения задач с конструируемым ответом | - | - | - | С помощью программи-рования | С помощью программи-рования |
| Наличие примеров с пошаговым решением | - | - | - | - | - |
| Возможность предпросмотра результата во время работы | - | - | - | - | - |
| Контроль полноты базы данных | - | + | + | - | - |
| Наличие графика работ обучаемого | - | - | + | + | - |
| Наличие указаний пользователю | Во внешнем файле | Во внешнем файле | Во внешнем файле | Во внешнем файле | Во внешнем файле |
| Работа в режиме диалога | - | - | - | - | - |
Из таблицы видно, что в большинстве случаев задача внесения в информационную базу компьютерного учебника практического материала предполагает наличия у пользователя глубоких знаний в работе с компьютером, а иногда даже умения программировать.
Программная среда «TBBuilder 2» позволяет устранить большую часть этих недостатков.
3.2 Наполнение информационной базы компьютерного учебника
Предлагаемая программа «TBBuilder 2» позволяет пользователю, имеющему элементарные навыки в работе с текстовыми и графическими редакторами осуществить наполнение базы знаний и базы данных КУ, который позволяет:
Предоставить студенту сведения по теории дисциплины,
Продемонстрировать решение типовых задач,
Научить в процессе самостоятельной работы решать типовые задачи с пошаговым контролем правильности решения,
Осуществлять рубежный контроль знаний,
Осуществлять ликвидацию пробелов в знаниях,
Осуществить итоговое тестирование знаний.
Оглавление компьютерного учебника должно копировать оглавление учебного пособия по главам и параграфам. Учебник и каждая его глава предваряется введением, которое содержит методические указания по самостоятельной работе в соответствии с особенностями содержания каждой главы. Структура наполнения каждого параграфа является идентичной и включает:
- теорию,
- демонстрационные примеры,
- примеры для обучения с пошаговым контролем,
- примеры для самостоятельного решения с итоговым контролем результата,
- вопросы для рубежного контроля.
Каждая глава заканчивается вопросами для финального контроля знаний.
Если разработчик КУ предусматривает наличие в КУ РГР, контрольных работ, лабораторного практикума, он должен внести эти позиции в оглавление. Оглавление должно включать в себя также предметный указатель и список рекомендованной литературы.
Узел «Оглавление» является в дереве основным. Все создаваемые узлы будут помещаться в дерево в качестве потомков данного. Этими узлами могут быть узлы, представляющие главы, параграфы КУ, а также элементы типовой структуры: теоретические материалы, демонстрационные примеры, примеры для самостоятельного решения и вопросы рубежного и итогового контролей.
Если по каким-либо причинам автор КУ не хочет придерживаться предложенной структуры параграфа или считает необходимым удалить из него какие-либо позиции, то при наполнении соответствующей структуры «TBBuilder 2», он не производит заполнение этих позиций, что автоматически удаляет их из оглавления.
Подготовка наполнения теоретико-справочного модуля КУ ведется по параграфам. Наполнение каждого параграфа составляет совокупность терминальных текстов (представляющие собой текстовые сообщения, несущие в себе законченную информацию), которые отражают содержание параграфа. К терминальным текстам следует отнести сжатое описание постановок задач, стратегии поиска их решения, алгоритмы решения задач, анализ решения задач, определения понятий, теоремы, и д.р. Каждый терминальный текст может быть снабжен по усмотрению пользователя краткими пояснениями и иллюстрациями. Терминальные тексты могут представлять собой фрагменты информации из учебного пособия или могут быть написаны преподавателем. Однако в этом случае преподаватель должен соблюдать единство терминологии и обозначений с учебным пособием. Если основой для терминального текста является учебное пособие, и преподаватель располагает его оригинал-макетом, то для наполнения информационной базы терминальные тексты должны быть выделены в тексте оригинал-макета, а затем перенесены в информационную базу теоретико-справочного модуля. При этом преподаватель вправе дополнить содержание текста пояснениями и примерами.
Объем терминального текста согласно эргономическим рекомендациям не должен превышать объема двух экранов.
Рубежный контроль проводится после каждой главы учебника. На этапе рубежного контроля проверяется знание и понимание темы и умение решать типовые задачи.
При подготовке контрольных вопросов преподаватель должен обеспечить валидность контроля. Форма ответов: выбор одного или нескольких верных ответов, конструируемый ответ, дополнение текста недостающими словами. При подготовке каждого контрольного вопроса преподаватель должен указать:
1. Формулировку вопроса или задания, которое обучаемый должен выполнить;
2. Форму ответа: выбор из альтернативных ответов, конструирование ответа с помощью текстовой палитры;
3. Если преподаватель находит нужным, он может предварить постановку вопроса (или задания) какими либо методическими указаниями;
4. Если в качестве ответа предполагается выбрать несколько верных ответов, то следует сообщить об этом обучаемому фразой: “Укажите все верные ответы”;
5. Указать все верные ответы.
Если же ответ является конструируемым и носит характер математического выражения, то при оформлении такого контрольного вопроса после шага 2 преподаватель должен указать: