Проектирование и разработка электронного учебного курса по дисциплине "Начертательная геометрия, инженерная графика"

Использование гипертекстовой технологии само по себе уже вводит все разработки в рамки единого стандарта, но для комплексного функционирования программного обеспечения ИТО обычно конструируется или привлекается стандартная программа-оболочка, обеспечивающая формирование единого информационного пространства и представляющая собой проблемно-ориентированную информационную среду, оперативно доступную обучаемым, педагогам и администрации учебного заведения. Внедрение подобных оболочек ведется при самом непосредственном участии педагогов, которые уже на этапе опытной эксплуатации исследуют их возможности для организации образовательного процесса, внося свои предложения разработчикам. Однако, к сожалению, единого стандарта для подобного программного обеспечения пока не выработано. Учебные заведения и центры (в нашей стране и за рубежом), осуществляющие программы дистанционного и открытого обучения, разрабатывают для поддержания информационной среды собственное программное обеспечение с учетом специфики своей деятельности.

Кроме того, из-за отсутствия стандартизированных программных средств учебным заведениям приходится приобретать или разрабатывать программное обеспечение, предназначенное для поддержки коммуникационных технологий. К нему относятся средства для организации доступа к учебно-методическим материалам и работы с ними через локальную сеть или Интернет, пересылки обучающих программ, учебных пособий, заданий и т.д. по сетям; организации и проведения тестирований.

Важным перспективным направлением разработки информационной структуры виртуальных учебных центров является создание специализированных учебных комплексов с использованием технологий мультимедиа: учебных видеопрограмм, лекционных видеокурсов, в том числе и представляемых в Интернет в режиме реального времени с возможностью оперативной обратной связи. Такие комплексы необходимы для дистанционного и открытого образования -- как профессионального, так и углубленного профильного, ориентированного на учащихся старших классов, поскольку с их помощью можно сделать доступными и лучшие образцы педагогического мастерства, и самые актуальные знания. Но такие комплексы следует рассматривать не как альтернативу традиционным автоматизированным обучающим системам, а как возможное (при доступности соответствующих технологий) дополнение к ним.

В связи с многообразием и сложностью задач разработки информационной структуры для образовательных серверов естественно возникает проблема кооперации родственных учебных и научных заведений для их решения и последующего распространения удачных находок. В 2002 г. Министерством образования РФ начата реализация проекта по созданию и развитию Российского общеобразовательного портала, в рамках которого уже разработаны определенные подходы к представлению информации на образовательных сайтах. В ходе выполнения данного проекта предполагается вести работу в следующих основных направлениях: оказывать поддержку педагогам в создании авторских сайтов, разрабатывать и внедрять стандарты, позволяющие формировать единую образовательную среду России, объединить в рамках Российского образовательного портала лучшие образовательные Web-ресурсы, ориентированные на потребности учащихся, родителей, педагогов, администрации общеобразовательных учебных заведений.

Учитывая перечисленные выше задачи и определение возможных пользователей, сделаем следующий вывод: в ближайшие годы нельзя ориентироваться на обучение только через Интернет. Методические материалы должны разрабатываться с прицелом на их универсальное использование -- и через Интернет, и в локальных сетях, и на отдельных компьютерах обучаемых, и в отдаленных учебно-консультационных пунктах и филиалах. Кроме того, само представление должно позволять легко направлять необходимые материалы по электронной почте, проводить контроль качества обучения с последующей обработкой результатов в самых разнообразных режимах: непосредственно при работе в сети с оперативной обработкой на сервере, с отсылкой результатов по электронной почте или на дискете, с последующей их обработкой и сообщением в соответствующей форме. Для использования традиционных учебно-методических материалов в электронном виде существуют лишь проблемы чисто педагогического характера (приведение в соответствие с их возможностями форм организации учебного процесса, формирование заинтересованности преподавателей), в то время как с технологической стороны возникающие вопросы вполне решаемы. Использование стандартных средств, позволяющих легко трансформировать материалы в различные представления (для сервера, компьютерной презентации лекции в аудитории, поставки на дискетах или компакт-дисках), представляется более перспективным, чем разработка уникальных инструментальных средств под каждый очередной электронный учебник.

1.2 Требования к техническому исполнению ЭУК

Для эффективного использования ЭУК в учебно-воспитательном процессе важно не только его содержание, но и технические параметры -- работоспособность, эргономические и художественные особенности. Основные требования при этом таковы:

1. оптимальность объема требующейся памяти, корректность автоматической установки, ее доступность для пользователя-непрофессионала;

2. выполнение всех заявленных для ЭУК как программного продукта функций и логических переходов;

3. качественность программной реализации, включая поведение при запуске параллельных приложений, скорость ответа на вопросы, корректность работы с периферийными устройствами;

4. адекватность использования и гармония средств мультимедиа, оригинальность и качество мультимедиа-компонентов;

5. оптимальность организации интерактивной работы ЭУК;

6. эргономичность программного продукта, обеспечение требований (интуитивная ясность, дружественность, удобство навигации и пр.).

При разработке ЭУК необходимо учитывать традиционные и современные дидактические принципы. К традиционным относятся:

Принцип научности обучения. Данный принцип требует, чтобы содержание учебного материала, отбираемого для создания ЭУК, соответствовало современному уровню развития науки и техники. Поэтому мы стремимся вооружить студентов знаниями по дисциплине «Начертательная геометрия и инженерная графика», выработать у них умения применять полученные знания на практике по эксплуатации и обслуживанию компьютеров. Электронный учебный курс способствует самостоятельному приобретению студентами новых знаний.

Принцип доступности обучения. Из этого принципа вытекает, что обучение должно быть доступным и посильным возрасту, способностям и уровню развития студентов. «Все подлежащее изучению, должно быть распределено сообразно ступеням возраста».

На основе этого принципа определяется степень сложности учебного материала, его объем. В то же время принцип доступности лежит в основе учета индивидуальных и общепсихологических особенностей студентов в зависимости от их возраста, уровня развития, предмета изучения и других факторов. При предъявлении недоступного для понимания учебного материала резко снижается мотивационный настрой на учение, падает работоспособность, ослабевает волевое усилие. Вместе с тем чрезмерное упрощение материала не способствует к формированию умений и главное не содействует развитию студента.

Следовательно, приступая к отбору материала для электронного учебного пособия, необходимо знать особенности тех студентов, для которых предназначена составляемая программа. В то же время следует учитывать, что программное средство не может быть оптимальным для всех людей одновременно.

Принцип систематичности и последовательности. При построении мультимедийного учебного пособия необходимо соблюдать принцип последовательности подачи материала. Я.А. Коменский считал, что обучение должно проходить «постепенно и никаких скачков».

Данный принцип предполагает рассмотрение любого фрагмента учебного материала в мультимедийном учебном пособии в связи с другими фрагментами в логической последовательности. Поэтому при организации учебного материала и при составлении педагогического сценария программы мы учли логическую обоснованность разделов и тем учебного пособия.

Принцип сознательности, активности и самостоятельности студентов в обучении. Данный принцип заключается в овладении студентами при использовании мультимедийного учебного пособия знаниями, умениями и навыками на основе активности и самостоятельности их действий, проявления интереса, увлеченности и стремления развивать творческие способности.

Наиболее важное требование к мультимедийному учебному пособию, основывающееся на этом принципе, состоит в том, что, составляя алгоритмы, в соответствии с которыми в программе будет строиться деятельность обучаемого по усвоению материала, следует позаботиться о положительной мотивации учения. «Того, в ком нет желания к учению, будешь учить напрасно, если ты в нем в первую очередь не возбудишь стремление к учению».

Сформулированность и поддержание мотивации у студента являются необходимыми для эффективности обучения. При создании сценария мультимедийного учебного пособия мы проанализировали и постарались сделать программное средство таким, чтобы оно вызывало заинтересованность, а не скуку, стремление к познанию, а не разочарование.

Реализуя принцип активности, теоретическую информацию электронного учебного пособия дополнили лабораторными занятиями, которые предназначены для углубления теоретических знаний, выработки у студентов навыков применения полученных знаний, способствует накоплению и усвоению знаний. Выполнение лабораторных заданий позволит студентам систематизировать и воспроизводить ранее усвоенные знания, проводить самостоятельный поиск. Процесс выполнения лабораторных заданий вносит в работу с электронным учебным пособием эмоциональное оживление, повышает интерес к изучаемой дисциплине.

Для самостоятельного изучения студентами дисциплины мы включили в пособие модуль обязательной и рекомендуемой литература для более широкого или детального изучения какой-либо темы или раздела.

Принцип наглядности. Впервые теоретическое обоснование принципа наглядности обучения ввел Я. А. Коменский и в дальнейшем был развит И. Г. Песталоцци, К.Д. Ушинским и другими педагогами. Именно принцип наглядности, по мнению Я.А. Коменского, является «золотым правилом дидактики», которое гласит: «… Все, что только можно, предоставить для восприятия чувствами, а именно: видимое - для восприятия зрением, слышимое - слухом, запахи - обонянием, подлежащее вкусу - вкусом, доступное осязанию - путем осязания». Это, соответственно, требовало вовлечения в процесс восприятия учащимися нового материала как можно большего числа органов чувств. Я.А. Коменский считал, что наглядность становиться решающим фактором усвоения учебного материала.

К.Д. Ушинский дал психологическое обоснование наглядности обучения. Наглядные пособия являются средством для активизации мыслительной деятельности и формирование чувствительного образа. Именно чувствительный образ, а не само наглядное пособие, является главным в обучении.

Очевидно, что с появлением компьютеров обучение стало более наглядным. Образность, яркость, динамичность иллюстраций, реализованных с помощью мультимедийных возможностей компьютера для раскрытия наиболее сложных явлений и процессов, все это значительно расширяют возможности наглядности в учебно-воспитательном процессе. С помощью программ компьютерной графики можно создавать плакаты, схемы, рисунки, чертежи, видеоматериалы, слайды и другую техническую документацию. Это помогает студентам в трудных для понимания фрагментах учебного материала, требующих наглядного разъяснения, улучшить восприятие, понимание и усвоение, сократить время обучения, повысить эффективность учебной деятельности в целом.

Не следует перегружать образную и эмоциональную память студентов. В электронное учебное пособие нужно вводить лишь то, что безусловно необходимо для достижения намеченных целей обучения. В то же время в процессе создания мультимедийного учебного пособия следует максимально использовать возможности компьютерной графики для реализации наглядности в обучении.

Новые дидактические принципы.

Принцип интерактивности обучения означает, что в процессе обучения должно иметь место взаимодействие студента с электронным учебным пособием. По отношению к электронному учебному пособию интерактивность следует рассматривать как принцип построения программы и как критерий ее качества. Взаимодействие предполагает наличие обратной связи: электронное пособие должно выдавать то или иное обучающее воздействие (объяснение, подсказку, новый вопрос, новое задание и т.п.) только после анализа действий студента.

Принцип адаптивности обучения с применением электронного учебного пособия означает приспособление, адаптацию процесса обучения к уровню знаний, умений, психологических особенностей того или иного студента. Электронное пособие позволяет варьировать глубину и сложность изучаемого материала и его прикладную направленность в зависимости от будущей профессии.

Принцип квантования учебного материала означает разбиение материала на разделы, состоящие из модулей, минимальных по объему, но замкнутых и интегрированных по содержанию.

Принцип полноты (целостности). Каждый тематический модуль электронного пособия должен иметь фрагмент содержания учебного материала; контрольные вопросы; примеры; задачи и упражнения для самостоятельного решения; тестирование по всему модулю; контекстную справку; исторический комментарий.

Принцип собираемости. Электронные учебные пособия 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.

Принцип ветвления означает, что модули электронного пособия должен быть связаны между собой гипертекстными ссылками, чтобы у студента была возможность перехода в любые другие разделы, реализующие последовательное изучение предмета.

Принцип регулирования. Студент имеет возможность вызвать на экран любое количество примеров при самостоятельном управлении сменой web-страниц.

Каждый из дидактических принципов одинаково важен, все они взаимосвязаны, взаимозависимы. Рассмотренные принципы, рекомендации по их реализации -- это не готовые рецепты, их следует использовать творчески, опираясь на знание методики обучения, и обязательно комплексно.

Таким образом, при создании мультимедийного учебного пособия следует учитывать специфику компьютеризированного обучения, реализовать эти принципы в программном продукте, определить, каким образом максимально приблизить его к природе познавательной деятельности студентов.

И в тоже время приходится считаться с новыми принципами:

1. Учетом психофизических особенностей обучаемых;

2. Психологической и педагогической эргономичности;

3. Функциональной полноты (открытая система);

4. Приоритетности стратегии обучения;

5. Принцип мотивационной и активностной обеспеченности;

6. Принципом универсальности применения;

7. Принципом модульности построения.

К этим принципам в последнее время добавляется и принцип унификации и стандартизации.

Многочисленные научно-педагогические исследования и практический опыт позволили сформировать рациональный состав элементов УМК, выделив в нем базовый и дополнительный блоки.

Выводы к главе I

В данной главе рассмотрели сущность, характеристики структуры, особенности и основные этапы проектирования и создания ЭУК.

Подведем итоги:

1) Информация по выбранному предмету или курсу должна быть хорошо структурирована и должна представлять собою законченные фрагменты курса.

2) Каждый фрагмент, наряду с текстом, должен представлять информацию в виде аудио- или видеоряда.

3) В ЭУК рекомендуется использовать многооконный интерфейс, когда в каждом окне будет представлен связывающий фрейм.

4) Текстовая часть должна сопровождаться многочисленными перекрестными ссылками, позволяющими сократить время поиска необходимой информации, а также мощным поисковым центром и индексом. Перспективным элементом может быть подключение специализированного толкового словаря по данной предметной области.

5) Дополнительная видеоинформация или анимированные клипы должны сопровождать те разделы курса, которые трудно понять в текстовом изложении.

6) Весь ЭУК должен включать возможность копирования выбранной информации, ее редактирования в блокноте и распечатки, не выходя из самого учебника. Это позволит готовить курсовые работы и рефераты непосредственно с помощью ЭУК

Таким образом, следует надеяться, что внедрение ЭУК способно при определенных условиях значительно повысить эффективность обучения.

Глава II. Техническая составляющая проектирования и разработки ЭУК

2.1 Анализ предметной области дисциплины

Данный обучающий модуль электронный учебный курс по дисциплине «Начертательная геометрия, инженерная графика» разработан для студентов Института профессионального образования и информационных технологий Башкирского педагогического университета им. М. Акмуллы специальности «Полиграфия».

ЭУК может быть использован преподавателем на занятиях для предъявления нового материала и его последующего закрепления. Студентам предлагается ознакомиться с теоретическим материалом.

Работа с данным электронным учебным курсом ориентирована на самостоятельную познавательную деятельность студентов и самопроверку полученных знаний. Его высокий учебный потенциал определяется удобным представлением теоретического материала, наличием примеров, графических иллюстраций, глоссария, руководством по использованию и видеороликов.

Разработанный учебник представляет собой лекционный курс дисциплины ОПД.Ф.01 «Начертательная геометрия, инженерная графика» по определенным разделам. Содержание дисциплины разработано на основе программы, составленной в соответствии с Государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования по специальности 550300 Полиграфия.

Курс содержит учебный материал, который является основой для производственно-технологической деятельности. Дисциплина ориентирует на такие виды профессиональной деятельности, как разработка и внедрение новых технологических процессов и их контроль, анализ технического уровня объектов техники и технологии, знакомит с руководящими материалами по разработке и оформлению технической документации.

В связи с этим основная цель изучения дисциплины «Начертательная геометрия, инженерная графика» - развитие способностей к анализу и синтезу пространственных форм и отношений на основе графических моделей пространства, практически реализуемых в виде чертежей конкретных пространственных объектов и зависимостей, формирования у студентов обобщенных приемов графической и технической деятельности.

Изучение дисциплины способствует решению следующих типовых задач профессиональной деятельности:

- использование методов, способов, средств графического отображения и чтения информации, связанной с пространственными формами и отношениями;

- умение применять геометро - графические знания и умения в новых ситуациях для решения различных прикладных задач;

- владение педагогическими способностями (умением логично вслух излагать свои мысли, формулировать различные определения, составлять алгоритмы и т.п.).

При изучении курса должна быть обеспечена преемственность с учебным материалом, изучаемым в школе на уроках математики (геометрии) и черчения. Эта преемственность обеспечивается структурой и содержанием данного курса, системой обозначений, определениями понятий, формулировками условий задач и т.п.

Требования к знаниям, умениям и навыкам, приобретенным в результате изучения дисциплины.

Студент, изучивший дисциплину, должен:

знать:

- теорию построения технического чертежа;

- способы изображения пространственных форм различных объектов на плоском чертеже;

- основные способы решения задач на принадлежность линий к поверхности и на определение основных метрических характеристик различных геометрических фигур (углов, площадей, объемов и т.п.)

- способы решения задач на определение линии взаимного пересечения поверхностей и построения их разверток;

- основные приемы построения аксонометрических проекций геометрических объектов;

- назначение и содержание стандартов ЕСКД по темам курса;

- основные правила оформления чертежей;

- правила выполнения изображений на чертежах;

уметь:

- строить технический чертеж и аксонометрических проекций объектов;

- решать задачи на принадлежность линий к поверхности и на определение основных метрических характеристик различных геометрических фигур (углов, площадей, объемов и т.п.)

- решать задачи на определение линии взаимного пересечения поверхностей и построения их разверток;

- выполнять эскизы и рабочие чертежи деталей;

-читать сборочные чертежи изделий;

владеть навыками:

- построения ортогональных проекций точек, линий, поверхностей;

- решения основных метрических и позиционных задач на плоском чертеже;

- выполнения и чтения чертежей деталей в соответствии со стандартами ЕСКД.

Содержание разделов дисциплины.

1. Введение. Основные правила оформления чертежей.

Рисунок и чертеж как средства изображения пространственных свойств на плоскости. Роль рисунка и чертежа в деятельности человека. Виды графических изображений. Стандарты ЕСКД, виды изделий и конструкторских документов. Форматы, масштабы, линии и шрифты чертежные, основная надпись.

2. Основные сведения о способах проецирования.

Метод проекций. Получение изображений на плоскости методом проекций: а) центральные проекции; б) параллельные проекции. Основные свойства параллельных проекций. Виды аксонометрических проекций.

3. Проекции точек. Проекции прямых. Взаимное положение точек и прямых.

Чертеж точки в системе ортогональных проекций. Взаимное положение двух точек. Конкурирующие точки. Задание прямой на чертеже. Прямые общего положения (восходящие и нисходящие) и частного положения (проецирующие прямые, прямые уровня). Принадлежность точки прямой линии. Пересекающиеся прямые, параллельные прямые, скрещивающиеся прямые. Чертежи плоских углов.

4. Чертеж плоскости. Взаимное положение точек, прямых и плоскостей

Способы задания плоскости на чертеже. Плоскости общего положения (восходящие и нисходящие) и частного положения (проецирующие плоскости и плоскости уровня). Принадлежность точки и прямой плоскости. Взаимное положение двух плоскостей.

5. Способы преобразования чертежей

Общие сведения о целях и способах преобразования чертежа. Способ введения дополнительных плоскостей. Способ вращения вокруг проецирующей прямой. Способ плоскопараллельного перемещения. Способ совмещения. Применение способов преобразования чертежа к решению задач.

6. Чертежи многогранников

Понятие об образовании и изображении на чертеже многогранников. Правильные многогранники. Точки и прямые, принадлежащие поверхности многогранника.

7. Чертежи кривых поверхностей. Изображение окружности в ортогональной аксонометрической проекции.

Понятие об образовании и изображении кривых линий и поверхностей. Линейчатые и нелинейчатые поверхности. Поверхности вращения. Развертываемые и неразвертываемые поверхности. Построение на чертеже проекций точек и прямых, принадлежащих кривым поверхностям. Эллипс как косоугольная и ортогональная проекция окружности. Определение направления и величины большой и малой осей эллипса. Построение сопряженных диаметров эллипса.

8. Пересечение поверхностей плоскостями и прямыми

Пересечение многогранников и кривых поверхностей плоскостями общего положения. Применение способов преобразования чертежа для построения проекций линии пересечения поверхностей плоскостью. Пересечение многогранников и кривых поверхностей прямыми.

9. Построение разверток поверхностей

Построение разверток призматических и цилиндрических поверхностей. Способы построения разверток: нормального сечения, раскатки, треугольников. Построение точек и линий на развертках.

10. Взаимное пересечение поверхностей

Общие сведения. Способ вспомогательных секущих проецирующих плоскостей. Особые случаи пересечения поверхностей второго порядка.

При изучении дисциплины «Начертательная геометрия, инженерная графика» предусматриваются практические занятия, графические работы, работа с учебниками и учебными пособиями, консультации.

В каждом семестре предусматривается обязательный минимум графических работ. Графические работы выполняются на чертежной бумаге формата А4 и А3 простыми или цветными карандашами (в зависимости от целей работы. В процессе изучения дисциплины предусматривается текущий контроль (тестовый или по карточкам) и рубежный контроль (контрольные работы) знаний студентов. Сроки сдачи графических работ и контроля оговариваются в календарных планах занятий, составляемых на каждый семестр обучения. Своевременное выполнение и сдача графических работ студентами - один из важных факторов успешного обучения дисциплине.

2.2 Программа Teach Book Lite

Программа Teach Book Lite позволяет создавать профессиональные электронные учебники высокого уровня без всякого программирования.

Teach Book Lite поддерживает:

Виды графики, Shockwave Flash, GIF-анимации, аудио, видео, OLE.

Разработка тестов, контрольных и проверочных работ различной функциональности, а также возможность учета результатов.

Озвучивание учебного материала, причем, как синтетической речью (воспроизведение производится по тексту), так и реальной, записанной на микрофон.

Возможность вставки содержимого документов Microsoft Word и web-страницы.

Возможность создания гибкого пользовательского интерфейса: окон, панели инструментов, различных сообщений.

Учебники, созданные в Teach Book Lite, защищены от плагиата.

Учебники, созданные в Teach Book Lite, могут работать на компьютере, на котором он не установлен.

Удобные средства разработки. Имеется возможность проверки правописания.

ЭУК для достижения максимального эффекта должен быть составлен несколько иначе по сравнению с традиционным печатным пособием: главы, параграфы и другие разделы должны быть более короткие, что соответствует меньшему размеру компьютерных экранных страниц по сравнению с книжными. Затем каждый раздел, соответствующий рубрикации нижнего уровня, должен быть разбит на дискретные фрагменты, каждый из которых содержит необходимый и достаточный материал по конкретному узкому вопросу. Как правило, такой фрагмент должен содержать 1--3 текстовых абзаца (абзацы также должны быть короче книжных) или рисунок и подпись к нему, включающую краткое пояснение смысла рисунка.

Таким образом, студент работает не с непрерывно излагаемым материалом, а отдельными экранными фрагментами, дискретно следующими друг за другом. Изучив материал, представленный на экране, студент нажимает кнопку «Следующий», размещенную обычно ниже текста, и получает следующий фрагмент материала. Если он видит, что не все понял или не все запомнил из предыдущего экрана, то нажимает расположенную рядом с первой кнопку «Предыдущий» и возвращается на один шаг назад. Дискретная последовательность экранов находится внутри (и в пределах) наименьшей структурной единицы, позволяющей прямую адресацию, т.е. внутри параграфа или подпараграфа (того, что характеризуется заголовком третьего уровня), содержит один или несколько фрагментов, последовательно связанных друг с другом гипертекстовыми связями. На основе таких фрагментов проектируется слоистая структура учебного материала, которая содержит:

? слой, обязательный для изучения;

? слой для более подготовленных пользователей;

? слой для более глубокого изучения определенных разделов;

? вспомогательные слои;

? специальный слой основных понятий и определений;

? дополнительный слой рекомендаций по применению полученных знаний.

Такая организация учебного материала обеспечивает дифференцированный подход к обучаемым в зависимости от уровня их подготовленности, результатом чего является более высокий уровень мотивации обучения, что приводит к лучшему и ускоренному усвоению материала.

На начальной стадии внедрения ЭУК, целесообразна фреймовая структура. Именно при ней предусматриваются отдельные фреймы для решения многих из перечисленных задач.

Проще говоря, фрейм - это часть страницы ЭУК, в котором возможно изменить содержание, не нарушая целостность страницы ЭУК. Обычно используют три фрейма: для навигации, для заголовка, для основного текста.

В целом, фрейм навигации может быть оформлен в виде оглавления документа. Так как размеры подробного оглавления обычно велики, то во фрейме обязательно должен содержаться маркер прокрутки.

Выбранные из оглавления разделы появляются во фрейме для основного текста ЭУК. Этот фрейм имеет самые большие размеры, необходимые для помещения 2--3 абзацев текста или рисунка с пояснениями. Указанный фрейм представляет собой главное информационное поле, т.е. содержит тот материал, который должен быть за один прием воспринят учащимся, осознан им и сохранен в оперативной, а затем и в долговременной памяти.

В этом тексте также могут содержаться ссылки в виде адресов (URL) иллюстраций (если они выводятся в специальных окнах), некоторых других электронных документов, рассматриваемых как дополнительная литература, анимационных, аудио- и видеофайлов, содержащих динамическое описание процессов или явлений, авторские пояснения и иллюстрационный видеоматериал. В качестве иллюстрации этого положения, могу сослаться на большое впечатление, которое произвела на автора динамическая схема (модель) производства сахара на автоматизированном производстве, оформленная в виде анимационного изображения в GIF-формате на соответствующем сайте. Даже для абсолютно незнакомого с предметом человека схема была вполне понятна и чрезвычайно выразительна. Кстати, такие дополнения также могут оформляться вне основной фреймовой структуры, в виде дополнительных окон.

Для удобства студента в отдельный фрейм выделен глоссарий или список определений, переход к которым организован с помощью указателей гиперссылок от терминов, встречающихся в основном тексте и требующих пояснения. Этот фрейм не является обязательным. Для увеличения площади экрана, занятой основным фреймом, можно список определений формировать в дополнительном всплывающем окне.

Предметный или алфавитный указатель пособия также позволяет перейти от соответствующих терминов и понятий к основному тексту, в котором они упоминаются, с помощью гипертекстовых ссылок (в печатных изданиях указаны страницы, где эти понятия встречаются). Таким образом, содержимое этого фрейма обеспечивает дополнительные возможности навигации в пределах ЭУК. Однако, реализация этого способа требует от студента хотя бы предварительного знакомства с тематикой пособия. Иначе говоря, этим способом навигации реально пользуются лишь те студенты, которые стремятся усовершенствовать или повысить уровень своих знаний по данному предмету. Таким образом, для начального обучения в рамках определенного курса можно исключить этот фрейм и формировать алфавитный указатель во вспомогательном всплывающем окне.

Помимо четырех перечисленных фреймов, каждый из которых снабжен возможностью прокрутки, предусмотрен дополнительный пятый фрейм. В нем размещается постоянная (неизменная для данного издания), или, иначе, справочная информация. Используя эту информацию, студент может перейти на сайт института, послать электронное письмо с вопросами или просьбой о предоставлении консультации или дополнительных материалов автору учебника, просмотреть список других пособиям по данной и близкой тематике. Иногда можно предусмотреть возможность сетевого обсуждения студентами вопросов, рассматриваемых в данном ЭУК. Может оказаться полезным размещение в верхней части окна браузера заголовка ЭУК, для чего можно использовать отдельный фрейм, информация в котором также постоянна. Информационное насыщение фрейма заголовка близко к нулю, поэтому в тех случаях, когда количество фреймов и без того велико, фрейм заголовка лучше не использовать.

В большинстве случаев, при проектировании ЭУК рекомендуется ограничиваться структурой с тремя -- четырьмя фреймами. Для тех учащихся, которые предпочитают иметь большее количество основной информации на одном экране (то есть максимальные размеры фрейма «Основной текст») можно организовать переход к структуре с тремя фреймами, а список определений и глоссарий выводить в дополнительных окнах, открывающихся по запросу обучаемого.

Рисунки, которые должны присутствовать в тексте во многих случаях следует показывать в отдельных окнах, изолировано от фрагментов текста. Следовательно, в таком случае во фрейме «Основной текст» выводятся действительно только абзацы текста ЭУК. Если в одном из них присутствует гиперссылка на рисунок, то при воздействии на нее всплывает окно с графикой. Размер окна с рисунком не должен быть чрезмерно большим, чтобы иметь возможность перемещать это окно в пределах экрана для того, чтобы попытаться оптимально разместить на экране рисунок относительно поясняющего его текста. Например, рисунок может перекрывать фреймы «Оглавление» и «Глоссарий», так как во время изучения и запоминания изображения обычно не требуется перемещаться по тексту издания. После детального изучения рисунка вместе с поясняющим его текстом окно с рисунком, как правило, можно закрыть.

В связи с существенно различной природой печатного материала и ЭУК в последнем возникают две новые и существенные проблемы:

Проблема размещения и оформления текстового и графического материла на рабочей поверхности экрана, а также размер этой поверхности, использование признака цветности и субъективная реакция пользователей на наличие этих элементов.

Проблема ориентации и перемещения пользователя внутри ЭУК: между разделами, графикой и рисунками, страницами, включая овладение различными уровнями материала и перемещение между ними, фиксация своих шагов в процессе изучения для обеспечения возможности контроля и статистических исследований.

Способы работы с печатными материалами формировались в течении нескольких веков и тесно переплетены с нашими все еще недостаточно исследованными взглядами на то, как изучать, что изучать, как должна выглядеть книга или журнал. В то же время эра электронных материалов пришла быстро и внезапно. Поэтому весьма важна роль оптимизации работы с соответствующими материалами, включая как первую, так и вторую проблему. Остановимся на них последовательно.

Размещение информации на поверхности экрана. При работе с электронными материалами следует учитывать несколько моментов, которые мы вначале перечислим, а затем остановимся на каждом из них подробнее:

? гарнитура, кегль и начертание отдельных символов;

? размещение текста и свободное пространство на поверхности экрана;

? виды используемых иллюстраций и графики;

? читаемость, логическая структура и другие языковые качества электронного текста;

? особенности реакции пользователя на электронный материал (на то, как материал классифицирован, связь осознания материала пользователем с его представлением и пр.).

Хотя печатные гарнитуры несколько отличаются от экранных компьютерных шрифтов, последние в настоящее время получили достаточное распространение и характеризуются широким разнообразием рисунка. Как правило, читатель предпочитает работать с простыми по начертанию гарнитурами (Times, Courier, Arial, Sans Serif). Вероятнее всего, это связано с тем, что экранное разрешение в несколько раз меньше, чем у печатного текста. Надо отметить также, что большинству пользователей предпочтительнее работать с более плотными экранными текстами (т. е. с малыми размерами кеглей), которые расположены на экране более компактно, легче воспринимаются взглядом как нечто единое, цельное. Аналогичные сведения следуют и из исследований работы пользователей с телетекстом на экране телевизора: большинство (56%) работающих с ним предпочитают иметь на экране предельно большое количество информации, что может быть достигнуто как за счет уменьшения кегля, так и более компактного размещения блоков текста на экране.

Размещение блоков информации на поверхности экрана и их взаимодействие с осветленным пространством экрана относится уже ко второй позиции. Именно количество и размещение осветленного пространства на экране играет самую важную роль как в нахождении нужного фрагмента материала из общего их экранного множества, так и в восприятии информационного содержания фрагментов текста. Здесь важно не только расстояние между отдельными разделами текста, но и размещение заголовков, соотношение кеглей, начертаний заголовков и фрагментов рядового текста. Интересно отметить, что упомянутые выше элементы, как показали многие исследования, играют важную роль не только в осознании и понимании содержания материала пользователем, но и в его последующем кодировании и переводе в долговременную память для последующего длительного хранения и дальнейшего использования (запоминания).

Исключительно негативную роль, как с точки зрения производительности, так и осознания и запоминания информации, играет мигание и дрожание строк текста.

Важнейшим положительным фактором является использование при отображении признака цветности. В печатном материале применение цвета существенно увеличивает информационную избыточность материала, и, что еше важнее, резко увеличивает затраты на подготовку печатного материала. Поэтому в печатном материале цвет используется осторожно и только в случае крайней необходимости. В то же время при работе с электронным материалом ничто не препятствует широкому использованию признака цветности, так как в компьютере, в большинстве случаев, используется цветной монитор. Цветом могут выделяться следующие фрагменты:

? текстовые заголовки;

? блоки определенного текста;

? графика и иллюстрации;

? осветленные пространства, которые обычно выделяются светлыми тонами (например, желтым, светло-зеленым, бледно-розовым и пр.);

? цветом может выделятся и фактура (подложка, т.е. нечто, подобное тонированию бумаги) трех первых позиций;

? цветом же рекомендуется выделять все гипертекстовые ссылки, независимо от того, относятся ли они к текстовому или графическому фрагменту учебника.

Цвет -- притягательный фактор, он играет важную роль в распознавании информационных фрагментов, не говоря уж о его субъективной привлекательности для большинства пользователей компьютеров. Однако, следует тщательно подбирать цветовые оттенки, в частности, стремясь к гармоничному их сочетанию, не вызывающему негативных эмоций у читателя.

Наряду с цветом можно использовать и рисунок подложки, что реально применяется в дизайне гипертекстовых Web-страниц. Кроме внешней привлекательности, такой рисунок создает иллюзию работы с печатной страницей, что для многих пользователей может оказаться дополнительным и привлекательным фактором в пользу работы с ЭУК.

Виды используемой графики и иллюстраций -- еще один из аспектов оформления пользовательского интерфейса поверхности экрана. Иллюстрации и графика сложны для разработки, но являются, в большинстве случаев, предпочтительными для пользователей, так как графическая форма представления материала характеризуется многократно большим информационным объемом и скоростью восприятия информации. Здесь также нет соответствия между печатным и электронным материалами. Если читатель печатного текста в большинстве случаев не ждет графику (или ожидает ее достаточно редко), то компьютерный пользователь автоматически предполагает высокий процент графики и иллюстраций.

В обучающем и познавательном материале эти ожидания проявляются особенно остро. Ведь графика и иллюстрация -- нормальная часть рабочего материала, а в печатных изданиях их число обычно искусственно занижено, что связано с дополнительными расходами на их подготовку и включение в ЭУК. В электронных изданиях, в отличие от печатных, графика может не только находится внутри текста, но и выводится в отдельном окне которое открывается (активизируется) и закрывается по желанию пользователя. По мнению автора, такой вариант вывода графических изображений во многих случаях является предпочтительным.

С точки зрения форматов используемых графических файлов предпочтение отдается GIF и JPEG, которые отличаются высокой компактностью и приемлемой передачей цвета, в особенности при оптимизации используемой палитры цветов в GIF-формате. В последнее время все шире применяется полноцветные изображения в PNG-формате.

Языковые качества электронного текста также значительно отличаются от соответствующих характеристик печатного текста. В ЭУК следует использовать преимущественно короткие четкие предложения и сжатые параграфы, позволяя пользователя предельно быстро просмотреть экран, отыскивая нужную информацию. Многие исследователи интересовались реакцией пользователя на использование аббревиатур и сокращений с тем, чтобы лучше использовать ограниченную поверхность экрана, но пока рекомендуется ограничиваться только общеупотребительными элементами этого типа.

Последний фактор состоит в субъективной реакции пользователя на оформление текста. Если пользователю неприятен стиль оформления текста, то его производительность при работе с ним конечно снизится. Большинство специалистов считают, что познавательная ценность электронного текста измеряется тремя характеристиками:

? Первоначальной реакцией пользователя на текст.

? Привлекательностью текста.

? Ясностью изложения текста.

Из перечисленных характеристик привлекательность наиболее субъективна. Поэтому привлекательность текста для пользователя может быть достигнута предоставлением ему возможности (в определенных пределах) самостоятельно установить формат представления материала на экране, а может быть, даже управлять системой в целом, включая расположения фрагментов текста, иллюстраций и осветленного пространства, т.е. полностью конфигурировать экранный интерфейс. Это, разумеется, потребует значительных дополнительных усилий при разработке ЭУ, но зато обеспечит наилучшие условия его использования. В браузере MS Internet Explorer предусмотрена возможность индивидуальной настройки пользовательского интерфейса (для чего предназначена команда Свойства обозревателя и соответствующее ей диалоговое окно).

Проблема ориентации и перемещения пользователя. Ориентация учащегося в ЭУК достигается несколькими путями. Прежде всего, как и в печатном издании, с помощью заголовков. Рубрикация ЭУК, должна характеризоваться большей глубиной (большим числом уровней), чем у печатного издания. Целесообразно, чтобы каждый (или почти каждый) экран содержал заголовок раздела. Выше уже упоминалось, что разделы ЭУ должны быть достаточно короткими, каждый раздел должен содержать исчерпывающую информацию по одному конкретному вопросу.

Другой вариант ориентации связан с использованием в ЭУК колонтитулов (как и в печатном пособии). Колонтитул может быть предусмотрен на каждой экранной странице и позволяет контролировать название изучаемой главы и параграфа, т. е. пользователь не теряет ориентации в учебнике.

Наконец, при использовании фреймовой структуры во фрейме "Содержание" выбранный раздел отмечается другим цветом по сравнению со всеми оставшимися. Здесь преимущество ЭУК особенно наглядно, так как студент, наряду с чтением раздела, всегда видит, где он находится, какой раздел изучает и видит расположение этого раздела среди других рубрикаций.

Перечисленные средства ориентации наиболее распространены, хотя можно использовать и некоторые другие, например, в форме всплывающей подсказки, содержащей название раздела или даже в виде представления на экране фрагмента графа рубрикаций, в котором указано (например, выделено цветом) название изучаемого раздела.

Вообще проблема поиска пути в учебнике требует решения на стыке наук. В постановке и решении этой проблемы должны участвовать психологи, библиотекари, специалисты по компьютерным технологиям, преподаватели, издатели, графические дизайнеры. Пока единый подход к этой проблеме, к сожалению, отсутствует. Трудность ее решения связана и с тем, что эта проблема касается множества процессов, протекающих на различных уровнях активности сознания. Это одновременно проблема узнавания и проблема формирования решения, проблема выбора элементов различных поисковых стратегий, например, оглавления или глоссария (предметного указателя). В последнем случае возникает дополнительно достаточно-общая проблема выбора правильных терминов (ключевых слов) для поиска, а также возможность неопределенности (неоднозначности) в результате неточного запроса.

Основная проблема использования фреймовых структур связана с ограниченным объемом фрейма, так как он вспомогательный и его увеличение снизило бы площадь той части экрана, которая занята содержательной частью электронного пособия. Ограниченный размер этого фрейма наряду с многоуровневой детализованной структурой рубрикаций электронного учебника обычно приводит к невозможности просмотра всех рубрик одновременно: во фрейме обязательно присутствует маркер прокрутки и видна лишь часть оглавления.

Здесь для увеличения количества одновременно присутствующих на экране рубрик можно идти несколькими путями. Первый из них состоит в использовании предельно коротких заголовков (из одного -- двух слов), причем при подведении к рубрике указателя мыши всплывает полный заголовок в небольшом вспомогательном окне.

Второй путь состоит в применении иерархического структурирования оглавления. Скажем, исходно на экране в этом фрейме помещается список заголовков первого уровня (глав). Если щелкнуть по одному из заголовков, то в этом же фрейме появляется совокупность всех заголовков второго уровня для соответствующей части учебного пособия. Аналогично, при щелчке указателем мыши на заголовок 2-го уровня, фрейм заполняется заголовками третьего уровня и так далее (обычно, число уровней не превышает 3-х). При заполнении фрейма заголовками 2-го, 3-го и последующих уровней должны быть предусмотрены и команды возврата во фрейм заголовков более высоких уровней (возврат на 2-ой уровень, возврат на 1-ый уровень). Собственно загрузка материала в основной фрейм происходит только в результате щелчка по заголовку нижнего уровня, т. е. процесс навигации в материале заметно усложняется. Вероятно, такой подход оправдан лишь при двухуровневой структуре материала.

Опишем структуру ЭУК по дисциплине «Начертательная геометрия, инженерная графика». Для того, что бы войти в электронный учебник, необходимо пройти авторизацию, т.е. ввести свою фамилию или имя. Перед вами откроется титульный лист учебника.

Вверху экрана располагается меню, которое содержит следующие вкладки: правка, справка, приложение.

Правка:

- скрыть фрейм;

- показать фрейм;

- поиск текста по ключевому слову;

- выход.

Справка:

- о программе;

- помощь.

Приложение:

- словарь специальных терминов;

- полное содержание курса;

- методические рекомендации по выполнению контрольной графической работы;

- вопросы для самопроверки;

- рабочая программа:

- цели и задачи дисциплины;

- требования к уровню освоения содержания дисциплины;

- объем дисциплины и виды учебной работы;

- содержание дисциплины;

- учебно-методическое обеспечение дисциплины;

- материально-техническое обеспечение дисциплины;

- содержание итогового и промежуточного контроля;

- методические рекомендации по организации изучения дисциплины.

Возвращаясь к титульному листу, хочется отметить расположенный слева перечень указателей - это фрейм. Он содержит в себе все темы курса. Фрейм для более удобного просмотра страницы можно скрыть, и затем вернуть на место для перехода к другому материалу.

Электронный учебный курс содержит как краткий курс дисциплины «Начертательная геометрия, инженерная графика», так и более полный, также есть словарь и вопросы для самостоятельной проверки освоенности учебного материала.

Особенность электронного учебного курса по дисциплине «Начертательная геометрия, инженерная графика» состоит в том, чтобы наглядно изобразить процесс проецирования, сложный для восприятия студентами. Для этого по трудно воспринимаемым темам представлены видеоролики:

- свойства проецирования;

- проецирование точки;

- проецирование прямой;

- проецирование плоскости;

- сечение геометрического тела.

Кроме того, имеется видеоролик с пояснением методики выполнения инженерно-графических работ.

2.3 Результаты итогового тестирования

Наше исследование вылилось из курсового проекта, который разрабатывался с четвертого курса. Студенты первого курса специальности «Полиграфия» 2006/2007 гг. обучения занимались без ЭУК по дисциплине «Начертательная геометрия, инженерная графика». Результаты итогового тестирования.

На основе таблицы построена диаграмма, в которой отображаются результаты тестирования.

Студентам 2007\2008 гг. обучения было предложено изучать дисциплину «Начертательная геометрия, инженерная графика» при помощи электронного учебного курса, затем выполнить итоговое тестирование. Результаты были зафиксированы в таблице и обработаны с помощью различных статистических вычислений.

На основе таблицы построена диаграмма, в которой отображаются результаты тестирования.

В результате: 20% учащихся справились с тестовыми заданиями на «4» (хорошо), т.е. правильно ответили на 75% вопросов. На «отлично» справились с заданиями 8% тестируемых студентов. На «3» (удов) выполнили задания 64% студентов и на «2» (неуд) выполнило 8%.

Приведем анализ усвоения учащимися материала с использованием традиционных, книжных средств обучения. Учащимся был предоставлен по программе материал для самостоятельного изучения, а также разработаны тесты по содержанию. В итоге, студенты справились с заданиями хуже: 12% учащихся справились с тестовыми заданиями на 4 (хорошо), т.е. правильно ответили на 75% вопросов. На «отлично» справились с заданиями 4% тестируемых студентов. На «удовлетворительно» выполнили задания 68% студентов и на «неуд» выполнило 16%.

Представим сравнительную диаграмму.

По диаграмме видно, что увеличилось количество хороших и отличных оценок у студентов экспериментальной группы (их результаты представлены сиреневым цветом).

Предложим вашему вниманию диаграмму, которая отображает количество вопросов в тестировании (31), а также количество правильных и неправильных ответов.

Объединим вопросы тестирования по разделам:

1. Правила оформления чертежей (форматы, линии чертежа, геометрические построения, нанесение размеров): 1,2,3,13,11 вопросы.

2. Проецирование геометрических объектов (точек, прямых, плоскостей): 4, 6, 7, 8, 9.

3. Проецирование геометрических тел: 12, 14, 15.

4. Наглядные изображения (аксонометрия, технический рисунок): 5, 10, 21, 20, 22, 29.

5. Изображения в инженерной графике (виды, разряды, сечения): 16, 17, 18, 19, 23, 24, 30, 31.

6. Соединения деталей: 25, 26, 28.

Анализ результатов тестирования позволил выявить наиболее проблемные темы курса. Это проецирование геометрических объектов (II раздел) и наглядные изображения предметов (IV раздел). Для устранения этих недостатков в ЭУК был введен наглядный материал в виде анимации.

ЭУК может быть использован преподавателем на занятиях для предъявления нового материала и его последующего закрепления. Студентам предлагается ознакомиться с теоретическим материалом.

Работа с данным электронным учебным курсом ориентирована на самостоятельную познавательную деятельность студентов и самопроверку полученных знаний. Его высокий учебный потенциал определяется удобным представлением теоретического материала, наличием примеров, графических иллюстраций, глоссария, руководством по использованию и видеороликов.

Программа Teach Book Lite позволяет создавать профессиональные электронные учебники высокого уровня без всякого программирования. На начальной стадии внедрения ЭУК целесообразна фреймовая структура. В большинстве случаев, при проектировании ЭУК рекомендуется ограничиваться структурой с тремя -- четырьмя фреймами.

Особенность электронного учебного курса по дисциплине «Начертательная геометрия, инженерная графика» состоит в том, чтобы наглядно изобразить процесс проецирования, сложный для восприятия студентами. Для этого по трудно воспринимаемым темам представлены видеоролики:

- свойства проецирования;

- проецирование точки;

- проецирование прямой;

- проецирование плоскости;

- сечение геометрического тела плоскостью.

Кроме того, имеется видеоролик с пояснением методики выполнения контрольно-графических работ.

Экспериментальная проверка эффективности ЭУК показала, что успеваемость обучаемых возросла. Значительно улучшилось качество контрольно-графических работ. Итоговое тестирование позволило выявить слабые стороны ЭУК. Были приняты меры для устранения недостатков.

В информационной сфере в высших учебных заведениях сложилось противоречие между все более расширяющейся сферой применения электронных учебных материалов как средств обучения в вузе и отсутствием выявленной специфики подобных материалов, использование которых обеспечивает активизацию учебно-познавательной деятельности студентов.

Нами сделана попытка разрешения этого противоречия через проектирование и разработку ЭУК для изучения дисциплины «Начертательная геометрия, инженерная графика» на отделении «Полиграфия» Института профессионального образования БГПУ им. М. Акмуллы.

В процессе исследования была подтверждена гипотеза: Повышение эффективности обучения дисциплины «Начертательная геометрия, инженерная графика» при использовании учебного курса возможно, если:

1. Будет разработан и внедрен электронный учебный курс по дисциплине «Начертательная геометрия, инженерная графика». Использование методики обучения дисциплине «Начертательная геометрия, инженерная графика», в основе которой лежит применение студентом электронного учебного курса во всех видах учебной работы (практических занятиях, самостоятельной работе, контроле), обеспечило активизацию учебно-познавательной деятельности студентов и высокие показатели результатов обучения.

2. Активизирована учебно-познавательная деятельность студентов. Электронный учебный курс ориентирован на активизацию познавательной деятельности студентов при изучении дисциплины «Начертательная геометрия, инженерная графика», если он соответствует дидактическим принципам (создание мотивации изучения дисциплины, наглядность представления учебной информации, ориентация на самостоятельное освоение учебного материала), а так же специфическим принципам: нелинейности структуры учебного материала, технологической и содержательной преемственности.

3. Будут рационально сочетаться различные технологии представления материала. Особенность электронного учебного курса по дисциплине «Начертательная геометрия, инженерная графика» состоит в том, чтобы наглядно изобразить процесс проецирования, сложный для восприятия студентами. Для этого по трудно воспринимаемым темам представлены видеоролики:

- свойства проецирования;

- проецирование точки;

- проецирование прямой;

- проецирование плоскости;

- сечение геометрического тела плоскостью.

Эффективность ЭУК была проверена в ходе экспериментальной работы. Работа с данным электронным учебным курсом ориентирована на самостоятельную познавательную деятельность студентов и самопроверку полученных знаний. Его высокий учебный потенциал определяется удобным представлением теоретического материала, наличием примеров, графических иллюстраций, глоссария, руководством по использованию и видеороликов.

ЭУК может быть использован преподавателем на занятиях для предъявления нового материала и его последующего закрепления. Разработанный нами ЭУК будет интересен и полезен учащимся СОШ, ССУЗ и ВУЗ, где изучается черчение, начертательная геометрия и инженерная графика.

47. Христочевский С.А. Электронный учебник - текущее состояние// Компьютерные инструменты в образовании. 2001. № 6. С. 3-101

Страницы: 1, 2