Классификация компьютерных обучающих программ

 

Для эффективной разработки и использования КОП нужно знать возможности и характеристики их видов. Между различными видами КОП лежат нечёткие границы. На сегодняшний день среди специалистов не сложилась единая точка зрения на классификацию КОП и, соответственно, не выработалась общепринятая система наименований их видов.

Компьютерная обучающая программа - это программное средство (программный комплекс) или программно-технический комплекс, предназначенный для решения определённых педагогических задач, имеющий предметное содержание и ориентированный на взаимодействие с обучаемым.

КОП является средством, специально созданным для решения педагогических задач, т.е. использование в учебном процессе - его главное назначение. Требование предметного содержания подразумевает, что КОП должен включать учебный материал по определенной дисциплине, курсу, разделу либо теме. Под учебным материалом понимается информация как декларативного (описательного, иллюстративного) характера, так и задания для контроля знаний и умений, а также модели и алгоритмы, представляющие изучаемые объекты и процессы. Решение педагогических задач осуществляется в процессе взаимодействия обучаемого с КОП. Ориентация на самостоятельную работу обучаемых - важнейшая характеристика КОП. В то же время она не является их неотъемлемой чертой, так как существуют КОП, рассчитанные на групповые формы обучения (например, многоролевые тренажеры).

По мере развития технологии КОП создавались их новые разновидности, которые традиционно выделялись по следующим признакам. Во-первых, КОП строились как электронные аналоги учебно-методических пособий на бумажных носителях. Этому основанию соответствуют автоматизированные учебники, задачники, справочники и т.п. Во-вторых, в КОП воплощались функции технических, но не компьютерных учебных средств: физических тренажеров и лабораторных установок. Так появились более универсальные, компактные и менее дорогостоящие компьютерные тренажерные системы и лабораторные практикумы. В-третьих, КОП соотносились с видами учебных занятий и мероприятий, на поддержку которых они ориентировались. Данная ориентация обусловила выделение мультимедийных лекций, автоматизированных контрольных работ, рубежных контролей и др. В-четвёртых, КОП ассоциировались с решаемыми с их помощью педагогическими задачами. Последнему аспекту соответствуют автоматизированные восстановительные курсы, системы контроля знаний и т.п. Главное - не ограничивать разрабатываемые КОП рамками традиционных учебно-методических пособий и реализовывать в них новые возможности.

Выделяются следующие основные педагогические задачи, решаемые с помощью КОП:

· начальное ознакомление с дисциплиной, курсом, разделом, освоение их базовых понятий и концепций;

· базовая подготовка на разных уровнях глубины и детальности;

· выработка умений и навыков решения типовых практических задач;

· выработка умений анализа и принятия решений в нестандартных (нетиповых) проблемных ситуациях;

· развитие способностей к определённым видам деятельности;

· проведение учебно-исследовательских экспериментов с моделями изучаемых объектов, процессов и среды деятельности;

· восстановление знаний, умений и навыков для редко встречающихся ситуаций, задач и технологических операций;

· контроль и оценивание уровней знаний и умений.

В зависимости от решаемых педагогических задач КОП подразделяются на четыре класса:

· средства теоретической и технологической подготовки;

· средства практической подготовки;

· вспомогательные средства;

· комплексные средства.

Основной класс средств практической подготовки образуют компьютерные тренажеры. Главным их отличием является отражение в них структуры, условий и особенностей осваиваемой деятельности. В процессе тренажа производится имитация выполнения операций и действий, входящих в рассматриваемую деятельность. Вместо моделей задач в них реализуются модели изучаемых объектов и среды этой деятельности. Взаимодействие с данными моделями не является непосредственным, а осуществляется через внешнее представление объектов и среды деятельности путём имитации выполнения соответствующих операций и действий.

Основными функциями тренажёров являются:

· моделирование поведения изучаемых объектов;

· формирование внешнего представления изучаемых объектов и среды деятельности, а также обеспечение возможностей имитации воздействий на них со стороны обучаемых;

· организация и управление учебно-тренировочным процессом.

Компьютерные тренажёры также могут включать средства психофизиологического сопровождения, позволяющие, в частности, контролировать и оценивать психофизиологические состояния обучаемых.

Классы и характеристики реализуемых моделей, а также состав и способы имитации выполнения операций и действий зависят от вида осваиваемой деятельности, научной дисциплины и целевого назначения тренажёра.

Компьютерные тренажёры можно разделить на следующие классы:

•   для формирования умений и навыков работы с определённым оборудованием, а также выполнения типовых операций и последовательностей операций;

•   для формирования умений и навыков работы в определённых режимах и типовых ситуациях;

· для формирования умений анализа, принятия решений и деятельности в нестандартных ситуациях;

· развивающие способности, связанные с определённой деятельностью.

Класс и назначение тренажёров обусловливают требования к реализуемым в них моделям.

Наряду с программами, рассчитанными на индивидуальную работу обучаемых в автономном режиме, т.е. независимо друг от друга, выделяется класс тренажёров, предназначенных для отработки совместной деятельности групп пользователей. Они функционируют на базе локальных вычислительных сетей и обеспечивают многоролевой тренаж, при котором каждый обучаемый решает задачи, соответствующие его статусу в рамках группы, взаимодействуя на определенных этапах с другими обучаемыми - членами группы. Содержание и форма подобного взаимодействия обусловливаются структурой и характером осваиваемой деятельности. Например, это может быть обмен информацией, принятие и согласование решений, совместное выполнение технологических операций, выдача и приём распоряжений и т.д.

Технология создания КОП предусматривает следующие основные виды работ:

· формирование концепции продукта;

· подготовка учебного материала;

· методическая обработка, согласование и редактирование учебного материала;

· программная реализация и отладка программных компонентов;

· разработка компьютерных графических материалов;

· разработка мультимедийных компонентов (съёмка видео, запись звука, перевод информации в цифровую форму и обработка, создание анимации и интерактивных трехмерных представлений);

· дизайн пользовательского интерфейса;

· формирование и интеграция информационных компонентов;

· разработка эксплуатационной документации;

· управление выполнением проекта.

 

1.4 Требования и технические рекомендации по созданию обучающей программы

 

Информационный материал, предоставленный в обучающей программе, должен быть систематизирован. Главными критериями при составлении учебного материала является исходный уровень подготовленности студентов и требуемое качество усвоения материала. При этом учебный материал должен иметь определенную избыточность, так как уровень подготовленности может быть различным.

Современная программа должна предоставлять студенту самостоятельный выбор последовательности изучения тем и разделов. Эта функция устраняет рутинность изучения материала, стимулирует интерес к изучаемому материалу.

Оболочка программы должна удовлетворять современным требованиям: т.е. должна безошибочно работать на компьютерах с операционной системой WINDOWS2000/ХР (самой распространённой и наиболее часто используемой операционной системой), а цвет рабочих оболочек не должен раздражать глаза пользователя (бледно-голубой, зелёный, серый и.т. п.).

К программе должно прилагаться руководство пользователя, которое должно коротко и в тоже время ясно дать представление человеку, использующему данную программу, как с ней работать, для чего предназначены различные элементы данной программы, и какие возможности присутствуют в ней.

Отличительной особенностью выбранной для рассмотрения дисциплины является тесное переплетение информации, представленной в буквенно-цифровой форме с графическими изображениями.

Программа должна быть общедоступной и легко распространяемой. Помимо того, программа должна быть надёжной, работать без сбоев, требовать минимум усилий для обслуживания и давать возможности для внесения в неё корректировки, дополнения и удаления информации (как-то графики и текста в информационной части, или же добавления, удаления вопросов в тестируемой). Надёжность можно представить совокупностью следующих характеристик:

1) целостность программного средства (способность его к защите от отказов);

2) живучесть (способность к входному контролю данных и их проверки в ходе работы);

)   завершённость;

)   работоспособность (способность программного средства к восстановлению своих возможностей после сбоев).

Требования к визуальному оформлению программы

 

В компьютерных средствах обучения применяются разнообразные формы представления информации: текст и гипертекст, графика и гиперграфика, видео, анимация, звук, интерактивные трехмёрные изображения. Выбор используемых форм и форматов осуществляется, исходя из следующих факторов:

· объёма и характера информационных компонентов;

· функциональных характеристик продукта;

· ограничений на объём продукта;

· планируемых программно-технических характеристик продукта (поддерживаемых вычислительных платформ, требований к аппаратному и программному обеспечениям);

· возможностей инструментальных средств, которые планируется использовать при разработке;

· ограничений на применение тех или иных форматов.

Чтение текста с экрана - самый трудный вид восприятия изображения. Чтобы облегчить этот процесс, необходимо критически оценивать варианты каждого кадра, отбирая их по критерию лёгкости восприятия. Очень полезно дробить текст на большое количество абзацев. Абзацы должны быть краткими. Шрифт должен быть легко читаемым, простым по начертанию (Times, Courier, Arial, Sans Serif). Необходимо предусмотреть возможность оперативного изменения масштаба, данная функция будет очень удобна для людей с ослабленным зрением. Также следует сказать о разрежённости текста на экране, так как большинству людей легче читать компактные слова (т.е. с небольшими промежутками между буквами одного слова). Отдельные фрагменты текста могут быть окрашены в различные цвета, главное не перегружать страницу. Чувство меры поможет продуктивному восприятию текста. Фон выводимой информации не должен или быть раздражительным: при чтении на тёмном или пёстром фоне глаза быстро утомляются.

Если передача смыслового содержания не допускает разбиения какой-то части на такие мелкие абзацы, крупный абзац надо давать с пробелами через строчку. Уменьшение плотности информации в каждом кадре неизбежно приводит к увеличению количества кадров, поэтому желательно применение гипертекстовой технологии, позволяющей мгновенно переходить от одного фрагмента к другому.

Если процесс восприятия текста с экрана имеет негативную оценку по сравнению с чтением книжного текста или прослушиванием устной речи, то для передачи с помощью экрана графических изображений у современных ЭВМ широкие возможности.

Изображение в компьютере может храниться двумя принципиально различными способами, называемыми растровой и векторной графикой. При использовании растровой графики изображение разбивается прямоугольной сеткой на очень маленькие элементы - пиксели. Для каждого пикселя хранится его цвет, а вместе они образуют цельную картину. Преимущества растровой графики заключается в высокой точности передачи оттенков цвета. Отрицательные стороны обусловлены значительными объёмами получаемых файлов и трудоёмкостью редактирования, поскольку для получения чётких графических элементов порой приходится каждый пиксель подправлять вручную. Изменение размеров растрового изображения приводит к снижению его качества. В отличие от растрового, векторное изображение описывается координатами точек, по которым проходят линии, разделяющие элементы изображения разного цвета или фактуры. В этом случае в файле хранится информация не о каждой точке изображения, а только о форме и цвете элементов, из которых оно составлено. Подобные изображения обычно занимают значительно меньший объём, и их намного легче редактировать. Любой элемент картинки может быть изменен отдельно от других. Изображение можно масштабировать, не боясь, что оно утратит чёткость, оно более пластично, что позволяет качественно отображать его на устройствах с различным разрешением.

Современные технические (цифровые фото, видео камеры и т.д.) и программные средства позволяют воссоздать на экране монитора полностью реалистичные примеры. Всё более популярная в последние годы и быстро развивающаяся компьютерная анимация, и мультипликация прекрасно подходит для передачи информации в образовательных целях, делая компьютерное обучение интересным, выразительным и наглядным. Возможно применение таких технологий как создание интерактивных трёхмерных представлений, виртуальной реальности, что позволяет полностью погрузиться в мир передаваемых процессов но, к сожалению, это связано с трудоёмкостью разработки, к тому же для воспроизведения подобных объектов требуются значительно большие объёмы оперативной и видеопамяти компьютера, по сравнению с простой анимацией, использующей векторную графику.

Таким образом, при корректном использовании вышеперечисленных рекомендаций, при наглядном представлении информационного материала на экране дисплея можно значительно повысить интерес обучаемого к выполняемой работе, что способствует достижению более высоких результатов усвоения материала.

 

Специальная часть

Техническое задание

 

Разрабатываемая программа должна:

1) Быть совместимой с операционной системой Windows 2000 и выше версий, не требовать установки дополнительных программ, а использовать стандартные приложения Windows. Допускается необязательная установка дополнительных приложений по желанию пользователя.

2) Обеспечивать теоретическую подготовку инженерно-технического состава, для этого должна содержать обучающие материалы:

а) руководства по технической эксплуатации системы с представлением электрических схем и возможностью лёгкого, оперативного внесения изменений при доработках системы, а также с возможностью доработки данной программы под другой тип летательного аппарата.

б) демонстрировать логику работы системы при стандартных условиях технического обслуживания;

в) демонстрировать логику работы системы по функциональной схеме в нештатных ситуациях, возможных на воздушном судне.

)   Обеспечивать практическую подготовку инженерно-технического состава, для этого должна:

а) имитировать работу системы на земле, при проведении наземной проверки определённых её элементов (преобразователей, аккумуляторов, выпрямительных устройств, автоматов подключения шин, светосигнализаторов и т.п.);

б) имитировать ситуации: отказ трёхфазного преобразователя, отказ привода постоянных оборотов, отказ генератора переменного тока, отказ блока контроля навигационной аппаратуры, отказ выпрямительного устройства.

2.2 Выбор средств реализации технического задания и языка программирования

 

Для разрабатываемой программы, учитывая, что она будет ориентирован на студентов, обучающихся на кафедре ТЭЭ и ПНК, информация будет представлена:

а) в виде гипертекста, разбитого на разделы

б) анимационной графики.

Я не планирую, создания глобального программного продукта с глубокой проработкой возможностей, предоставляемых Windows, поэтому для реализации технического задания, касающейся визуального представления прохождения сигналов по структурной схеме системы электроснабжения, наиболее приемлемым будет использование программы Macromedia Flash MX, предназначенной именно для работы с графикой (создание полноценной анимации, мультипликационных роликов и т.д.). Flash использует внутренний язык Action Script. Одним из преимуществ Flash является маленький размер получающихся файлов и, соответственно, более быстрая загрузка. Благодаря векторной технологии Flash позволяет радикально сократить объём данных, описывающих движущееся изображение. Создав в одном из кадров векторный рисунок, можно задать траекторию его дальнейшего движения и количество кадров, на протяжении которого эта траектория должна быть пройдена. В файле при этом хранятся только первоначальное изображение и уравнение траектории, а все промежуточные кадры просчитываются на основе этих данных в момент воспроизведения. Получается, что для хранения движущегося изображения требуется практически столько же места, сколько и для неподвижного.

Также при чтении файлов, созданных в Macromedia Flash MX, есть возможность изменения масштаба изображения, что немаловажно для людей с ослабленным зрением.

При разработке программы я предполагаю большую роль в процессе обучения отвести самостоятельной работе студентов. Поэтому программа будет иметь ссылки к интересующей обучающегося информации.

Программа будет играть в основном направляющую роль, в нужном месте будут выдаваться соответствующие сообщения.

В процессе изучения самолёта была выявлена следующая деталь: очень сложно даётся студентам «чтение» схем, что сказывается на последующей практике: не до конца понятый принцип работы системы в конечном итоге приводит затруднениям в поисках возникшей неисправности либо проблемам при техническом обслуживании летательного аппарата. Это происходит по причине недостаточности визуальной информации в процессе традиционного обучения. Рассмотреть же систему в процессе работы вообще практически невозможно. В результате обучающийся воспринимает изучаемые системы как статические объекты, смутно представляя, в какой именно момент происходит переключение контакторов реле, подключение / отключение шин, загорание светосигнализаторов и т.п. Проблеме частично могут помочь лабораторные стенды, но они имеют ряд недостатков, например, отсутствие возможности заниматься изучением в домашних условиях, а только в период занятий, когда время ограничено. Поэтому основной упор при разработке делаем на графической части программы.

В условиях ограниченного экранного пространства первоначально необходимо правильно оценить расположение и размеры основных диалоговых окон. Необходимо также следить, чтобы видео кадр не был информационно перегружен. Имеет смысл использовать интерфейс, многократно отработанный на различных игровых и других программах, а именно разделение экранного пространства на функционально независимые области по следующим правилам расположения окон:

·   Все функционально независимые элементы располагаются исходя из степени их использования в программе;

·   Органы управления анимацией («кадр назад», «воспроизвести», «приостановить») располагаются в нижней правой части экрана;

·   Переключатели страниц будут находиться в левой части экрана;

·   Органы управления для выхода на домашнюю страницу программы - в левой верхней части экрана, вдали от других кнопок, чтобы не произошло случайного нажатия на них.

 

⇐ Предыдущая123456Следующая ⇒

Поделиться: