Разработка электронного учебного пособия по материаловедению

    Содержание

Приложения

Приложение  А Структурная  организация электронного пособия

Приложение  Б Интерфейс и  навигация

Приложение  В Технологическая  реализация тестов

Приложение  Г Электронное  учебное пособие  по материаловедению

Введение

    В настоящее время  уровень информатизации практически всех отраслей жизнедеятельности человека достиг весьма внушительных показателей. Информационные технологии давно доказали свою эффективность, экономичность, функциональность и потому – незаменимость. Широкое применение они получили и в среде образовательной. Среди прочих укоренившихся нововведений – таких, как видеопрезентации или электронное тестирование обучающихся, – особенно динамично развивается система дистанционного образования, чему способствует оснащение образовательных учреждений мощной компьютерной техникой и развитие глобальной сети Интернет.

    Суть  дистанционной формы  обучения заключается  в том, что студент изучает лекционный материал и контролирует полученные знания самостоятельно, используя лишь персональный компьютер и информационную сеть. Как показывает практика, это дает следующие положительные моменты: студенты активно участвуют в процессе обучения, приучаются мыслить самостоятельно, выдвигать свои точки зрения, моделировать реальные ситуации.

    В основе дистанционного обучения лежит использование  электронных учебных пособий, идущих на смену традиционным печатным учебникам. Электронный учебник, в отличие от обычного, представляет собой не только набор текстовой и графической информации, в нем применяются практически все способы представления информации, доступные на компьютере. Это и видео, и анимация, и звуковые эффекты – словом, электронный учебник максимально использует мультимедийные возможности вычислительных систем, что способствует лучшему усвоению материала учащимися.

    Второе  преимущество подобных учебников заключается в том, что студент может изучать материал в удобной для себя последовательности и темпе, соответствующем его времени и способностям.

    Кроме того, использование  электронных учебников экономически выгодно: учреждению не нужно закупать партии учебной литературы, выдавать ее студентам с риском утери или порчи последними, использовать библиотечную систему. Можно всего лишь выложить файлы с учебником на сервер, с которого их можно запускать на любом имеющем к нему доступ компьютере, а также копировать на носитель, чтобы продолжить изучение в домашней обстановке.

    Наконец, электронное пособие, в отличие от печатного, позволяет с легкостью  редактировать и  дополнять имеющийся  учебный материал, что очень полезно в случае, когда необходимо изготовить учебник в сжатые сроки и нет времени на доведение качества изложения материала до положенного уровня. Это достигается уже в процессе эксплуатации учебника.

    В свете вышеперечисленных  преимуществ электронных учебных пособий можно сделать вывод, что на сегодняшний день способ получения образования с их использованием является наиболее прогрессивным. И вполне предсказуемым является тот факт, что сейчас практически все уважающие себя образовательные учреждения, обладающие достаточной технической и материальной базой, переходят на использование формы обучения с использованием подобных средств. 
 
 
 
 

1 Общая часть

    1.1 Предпосылки создания электронного учебного пособия

    В настоящее время в Пермском авиационном техникуме им. Швецова реализуется программа информатизации. Это связано с тем, что произошло достаточное обеспечение техникума вычислительной техникой, появилось большое количество компьютерных классов, во многих помещениях проложена локальная сеть. В учебном процессе все обширнее используются мультимедиа-проекторы и компактные переносные компьютеры-ноутбуки. В 2006 году планируется открытие техникумом первой специальности, целиком основанной на дистанционной форме обучения. Все эти факторы привели к тому, что в рамках программы информатизации началось активное создание электронных учебных пособий.

    Ввиду адаптации современного поколения студентов к компьютеру (так как уже сейчас подростки намного больше времени уделяют именно компьютеру, нежели чтению, какового требует подготовка с использованием печатной учебной литературы) занятия за экраном монитора вызывают у молодого поколения больший интерес. Взят курс на самообучение, на то, чтобы привить студентам умение самостоятельно изучить, усвоить материал и так же самостоятельно проконтролировать свои знания. Целью всего этого является подготовка техникума к введению дистанционной формы образования.

    Рассматриваемое здесь электронное  учебное пособие  по материаловедению не планируется использовать в дистанционном обучении. Оно разрабатывалось и предназначалось для использования в локальной сети, а не для выкладывания в Интернет. Однако возможность размещения в Интернете заложено в него изначально, так что пособие готово и для использования в дистанционном обучении. Данное пособие и многие, ему подобные, призваны заложить фундамент для перехода на дистанционное образование, подготовить преподавателей и студентов к использованию подобных средств.

    1.2 Общие сведения о пособии

    Электронное учебное пособие по материаловедению предназначено для студентов II – III курсов специальности 1103 «Литейное производство черных и цветных металлов». Учебник содержит полный курс лекций по указанной дисциплине, в соответствии с учебным планом изучаемой в течение двух семестров – IV и V. Курс составлен преподавателем – руководителем проекта и полностью удовлетворяет программе обучения.

    Фактически  данное пособие является полноценным заменителем  аналогичного стандартного печатного издания, пусть и несколько уступает ему по объему и полноте изложения материала, но выигрывает по количеству зрительной информации, которая запоминается и усваивается намного быстрее и легче, нежели текстовая, удобству использования и дружественности по отношению к обучающемуся.

    В качестве дополнительной возможности пособие содержит набор интегрированных тестов, что позволяет студенту самостоятельно либо под контролем преподавателя проводить оценку собственных знаний. В тестах предусмотрено несколько способов ответа на вопрос, разнящихся в зависимости от структуры конкретного вопроса. Также данные тесты играют роль обучающих, так как в случае неверного ответа студенту предлагается правильный вариант.

    Кроме тестов, в пособии  предусмотрен и традиционный список вопросов по изученному материалу, как того требует курс обучения. Такой метод контроля знаний является стандартным для каждого учебного пособия, и данное не стало исключением.

    Также особенностью электронного пособия является возможность редактирования материала преподавателем, если таковое необходимо. Такая возможность изначально заложена в данный учебник. Подробное справочное руководство по редактированию материала в электронном виде прилагается к самому пособию.

    1.3 Описание структуры пособия

    1.3.1 Общее представление о структуре пособия

    Пособие спроектировано таким образом, что полностью отражает структуру подачи лекционного материала. Учебный курс разбит на 8 разделов, каждый из которых, в свою очередь, делится на темы, темы – на отдельные вопросы. Один или несколько таких вопросов разбираются на уроках, а уроки учебника состоят из кадров. Таким образом, наименьшей частью материала с точки зрения структуры предмета является вопрос, а с точки зрения структуры пособия – кадр. В данном случае кадр представляет собой минимальный фрагмент материала, который в виде текста, графики и мультимедийных компонентов представлен на одной странице учебника, которая хранится в отдельном файле. Разбиение уроков на кадры произведено с целью акцентировать внимание студента на каждом отдельном вопросе, выделить его из общей массы материала, выдаваемого за один урок. Также это позволяет уравнять количество выдаваемой за один раз студенту информации. Это связано с тем, что уроки далеко не всегда сопоставимы по объему содержащегося в них материала, и потому выкладывать на каждую страницу учебника по одному уроку в ряде случаев нецелесообразно. Урок может состоять из одного (минимум) или нескольких вопросов, точно также как и кадр, однако, если вопрос занимает большой объем, то он может быть поделен на несколько кадров, но не на несколько уроков.

    Как видно из схемы (приложение А), в структуре учебника кроме основных элементов (разделы, темы, уроки) представлены несколько дополнительных. Это тесты, вопросы по теме и лабораторные работы. Эти элементы, кроме тестов, располагаются на отдельных кадрах учебника, причем каждый из них занимает, в отличие от уроков, лишь один кадр. 
 

    1.3.2 Вопросы по теме

    Каждая  тема оканчивается небольшим  набором вопросов, охватывающих основные положения и понятия, рассмотренные в данной теме. Этот способ проверки знаний является традиционным, он более примитивен, чем тесты, и, несомненно, вызовет у студентов меньший интерес, однако при проектировании учебника была поставлена цель по возможности разнообразить применяемые в нем средства обучения, каковой цели и служит использование для самопроверки знаний простого списка вопросов. Кроме того, на представленные в такой форме вопросы, в отличие от вопросов теста, можно отвечать в любом порядке. 

    1.3.3 Лабораторные работы

    Поскольку программа изучения дисциплины предусматривает 15 лабораторных работ, методические указания по их выполнению также включены в данное пособие. Однако разработка методических указаний не является основной целью проекта, поэтому их оформлению не было уделено самого пристального внимания и они включены в учебник в текстовом виде без дополнительной графики и других мультимедиа компонентов. Лабораторные работы распределены по разделам неравномерно и сохраняют свою собственную нумерацию, не зависящую от номера раздела, в который входят. Однако, учитывая, что проводятся они на основных уроках, при порядковой нумерации уроков они учитываются и рассматриваются как обычные уроки. 

    1.3.4 Тесты

    Каждый  раздел оканчивается тестом для самостоятельной  проверки знаний, содержащий вопросы по тематике только что изученного раздела. Часть этих вопросов предполагается включить в контрольный тест по дисциплине, так как обучающие тесты составлены преподавателем − руководителем проекта в соответствии с программой обучения. Ввод подобных тестов целесообразен, так как подобный способ контроля знаний студенту более интересен, чем обычный список вопросов, и вероятность того, что учащийся самостоятельно протестируется, более высока, чем того, что он прочтет и попытается ответить на вопросы.

    Целью тестов является выявление пробелов в знаниях студента, повторение пройденного материала, а также демонстрация вопросов, которые могут встретиться на контрольном тесте по дисциплине. Оценка за пробный тест не выставляется, результаты ответов на вопросы теста выдаются непосредственно на экран монитора после каждого вопроса и не дублируются. Тест также исполняет роль обучающего, так как при неправильном ответе на вопрос выдается верный вариант.

    Полноценный контроль знаний студентов  по данной дисциплине планируется проводить  с использованием более сложного программного продукта, взаимодействующего с сетевым сервером, и потому его способы в данной работе не рассматриваются. 

    1.3.5 Дополнительные сведения

    Дополнительные  сведения − это набор информации об объекте, рассматриваемом в материале пособия. Эта информация необязательна для изучения, но рекомендуется к ознакомлению, подобно сноскам в конце страницы, применяемым в печатной литературе. Дополнительные сведения не являются структурной составляющей электронного пособия, однако являются важным его элементом. Они представляют собой глоссарий, части которого неравномерно распределены по всему учебнику. Каждая из этих частей содержит дополнительную информацию на конкретную описываемую или упоминаемую в данном месте пособия тему и вызывается путем щелчка указателем мыши на ключевом слове, выделяющемся в тексте при наведении указателя красным цветом. При щелчке открывается всплывающее окно с нужными данными, могущими включать в себя текст и изображения. Обязательным атрибутом всплывающего окна дополнительных сведений является кнопка «Закрыть», позволяющая закрыть данное окно и продолжить изучение основного материала.

    Ключевые  слова, ведущие к  отображению дополнительных сведений, можно идентифицировать в тексте пособия следующим образом:

1. цвет ключевых слов отличается от цвета общей массы текста на странице;
2. при наведении указателя мыши на такое слово оно подсвечивается красным и появляется всплывающая подсказка «Подробнее», указатель принимает форму руки с вытянутым указательным пальцем;
3. рядом с такими словами обязательно располагается значок , также представляющий собой ссылку на дополнительные сведения.

    1.4 Описание интерфейса пособия

    1.4.1 Обоснование выбора  структуры интерфейса

    Интерфейс учебника состоит  из следующих элементов: основное меню, вспомогательное  меню и главное  окно, в котором  непосредственно отображается лекционный материал. Структура интерфейса двухуровневая, то есть при щелчке на элементе основного меню данный элемент раскладывается на составляющие во вспомогательном меню, что облегчает доступ к материалу. Такой вид интерфейса позволил отказаться от традиционного содержания, располагающегося на первой или последней странице, характерного для печатных пособий. Здесь таких содержаний три, они подразделяются в зависимости от объектов, доступ к которым они открывают (разделы, темы и уроки). Любое из них можно мгновенно отобразить в соответствующем меню, при этом не теряется текущая страница учебника, отображаемая в главном окне.

    Такая структура интерфейса призвана облегчить  навигацию по учебнику, так как позволяет  напрямую обратиться к любому его элементу (исключая кадры). В случае, когда изучение материала проходит последовательно, от урока к уроку, достаточно лишь навигационных ссылок в конце каждого кадра. Если же нужно открыть какой-нибудь урок из середины курса, при этом известен только его порядковый номер, то исключается необходимость просматривать в его поисках все разделы и темы, можно просто открыть список уроков, доступ к которому предусмотрен из основного меню, и выбрать нужный. 

    1.4.2 Основное меню

    Основное  меню (горизонтальное) располагается в верхней части окна браузера. Оно открывает доступ к важнейшим структурным элементам учебника и файлу справки. В основном меню располагаются кнопки «Введение», «Разделы», «Темы», «Уроки», «Справка». При нажатии одной из них (кроме «Введения» и «Справка») во вспомогательном меню открывается перечень соответствующих нажатой кнопке элементов. Например, при щелчке на кнопке «Разделы» во вспомогательном меню отобразится список разделов, из которого можно выбрать нужный.

    Хотя  введение к предмету и не является отдельно выделенной структурной единицей пособия, кнопка вызова к нему также располагается в основном меню. Это связано с тем, что введение не входит в состав ни разделов, ни тем, ни уроков и является предисловием ко всему учебнику в целом, не состоя в то же время обязательным для изучения, так как содержит в большинстве своем справочную информацию и общее знакомство с предметом.

    Основное  меню является статичным  объектом, при просмотре  учебника его содержимое не изменяется. 
 

    1.4.3 Вспомогательное меню

    Вспомогательное меню (вертикальное) располагается в левой части окна браузера. В нем отображается подробный список элементов, выбранных в основном меню. Это перечень разделов, тем и уроков. По щелчку на названии раздела или темы в главном окне открывается их структура, а по щелчку на нужном уроке открывается непосредственно первый кадр выбранного урока. Поскольку тем и уроков достаточно большое количество, то их перечень не входит в одну область вспомогательного меню. Для решения данной проблемы при отображении списка тем и уроков во вспомогательном меню предусмотрены кнопки «Дальше» и «Выше», позволяющие отобразить соответственно следующую и предыдущую часть перечня. Выбранный способ отображения списка более визуально привлекателен и понятен для использования, чем длинное меню, просматриваемое с помощью полосы прокрутки.

    Вспомогательное меню является динамически  изменяемым объектом, так как в него загружаются страницы, вызванные из основного меню. При открытии пособия в нем для удобства отображается перечень разделов. 

    1.4.4 Главное окно

    Главное окно занимает почти  всю область окна браузера, так как в нем отображается непосредственно лекционный материал учебника. Кроме того, в него загружается структура разделов и тем, вызываемая из вспомогательного меню, и введение. При открытии пособия в главном окне отображается первая страница, содержащая заглавие учебника и имена разработчиков.

    При щелчке по названию раздела во вспомогательном  меню в главном окне отображается структура выбранного раздела, состоящая из перечня тем, напротив каждой из которых располагается раскрывающийся список уроков, входящих в данную тему, лабораторных работ и вопросов. Кроме этого, из этого же окна вызывается пробный тест по разделу.

    Структура темы, вызываемая из вспомогательного меню, представляет собой список уроков, входящих в данную тему, лабораторных работ и вопросы по теме.

    В конце каждого  кадра располагаются  навигационные ссылки на ближайший структурный объект. В первом кадре каждого урока есть ссылка на следующий кадр; в центральных кадрах (не первых и не последних) ссылки указывают на предыдущий и следующий кадры; в последнем кадре ссылки указывают на предыдущий и первый кадр урока, а также на следующий структурный объект – следующий урок, вопросы по теме, лабораторную работу либо тест. Из кадра с вопросами и лабораторными работами можно попасть на следующий объект. Из кадра с вопросами тестов можно переместиться только на следующий вопрос либо объект, отдельный вопрос повторить нельзя, можно лишь пройти весь тест заново.

    Таким образом, структурой предусмотрено 3 способа доступа к каждому разделу, теме и уроку: из специально предназначенного для этого меню; из меню соседнего структурного элемента, из которого состоит либо в состав которого входит данный элемент; непосредственно из кадра урока, вопросов или лабораторной работы. 

    1.5 Использованные мультимедиа  средства

    1.5.1 Общие сведения  о мультимедийных средствах

    Под мультимедийными средствами понимаются средства, представляющие информацию в виде, в котором она может воздействовать более чем на один орган чувств человека. При описании данного проекта определение мультимедиа будет несколько более конкретизировано.

    Мультимедиа −это набор информации любого вида, исключая текстовую. К ней относятся: графические изображения, различная анимация, видеозаписи и видеопрезентации, звуковое сопровождение. Как правило, мультимедийная информация менее статична и более красочна, нежели текстовая, часто она предполагает собой изменение видимого на экране, как зависящее от действий пользователя (меняющиеся при наведении указателя мыши изображения), так и не зависящее (видеозаписи).

    Наличие мультимедиа компонентов  является важнейшим  отличием электронных  учебных пособий  от печатных. Как показывает практика, информация, воспринимаемая сразу несколькими органами чувств, динамически меняющаяся, усваивается намного легче и запоминается прочнее, нежели статичный текст. Кроме того, современного студента такой вид представления информации привлекает больше. Если бы не было мультимедийной информации, то смысла в электронных учебниках было бы немного; напротив, они обладали бы несколькими существенными минусами по сравнению с печатными изданиями, такими, как: необходимость чтения текста лишь с экрана монитора, что существенно утомляет глаза и рассеивает внимание, обязательное наличие компьютера для изучения, тогда как обычный учебник можно читать в любое удобное время в любом месте. В этом случае все их преимущества затерялись бы. Изучать электронное пособие, наполненное лишь текстовым материалом, пусть даже самым подробным и полностью соответствующим программе обучения, рекомендуется, предварительно распечатав, приведя к виду обычного учебника.

    Описанное здесь пособие не является эталонным электронным учебником, в полной мере использующим все мультимедийные возможности персонального компьютера. Текстовый материал занимает доминирующее положение в данном пособии. Можно отметить также, что у большого количества мультимедиа на странице есть свой минус, который касается скорости доступа к размещенному в Интернете документу: мультимедийные компоненты обладают несомненно большим объемом, выраженным в байтах информации, чем обычный текст, и потому при использовании низкоскоростного модемного соединения страница с большим количеством графики и анимации будет загружаться во много раз медленнее, нежели стандартный текстовый код HTML, интерпретируемый браузером. Этот факт следует учесть при возможной попытке размещения данного пособия в Интернете. 

    1.5.2 Использованные виды мультимедиа средств

    В электронном учебном  пособии по материаловедению были использованы следующие средства мультимедиа:

1. статичные графические изображения;
2. эскизы изображений;
3. изображения, меняющиеся при наведении указателя;
4. анимация GIF и Flash;
5. видеоролики.

    Как правило, достаточно часто используемым мультимедиа компонентом является звуковое сопровождение: озвучивание нажатия кнопок, фоновые звуки страницы и др. Это средство в данном пособии применено не было, так как учебник планируется использовать на компьютерах, не имеющих аппаратной поддержки воспроизведения звука, то есть без звуковых карт и динамиков. Поэтому список примененных мультимедиа средств ограничен лишь теми из них, что воспринимаются непосредственно зрительными органами человека. 

    1.5.3 Статичные графические изображения

    Наиболее  распространенными  средствами мультимедиа, присущими любым  электронным, и не только, документам, являются обычные  графические изображения. Не стало исключением и данное пособие. Почти каждый кадр содержит одно или несколько изображений. С их помощью представлены такие элементы, как картинки, полученные путем сканирования или созданные в графическом редакторе, иллюстрирующие тот или иной объект, о котором говорится в учебном материале, схемы, на которых показан какой-либо процесс или структура, а также формулы таких конструкций, которые сложно реализовать посредством лишь стандартного кода HTML. Изображения имеют фиксированный размер, то есть не масштабируются при изменении размеров просматриваемой страницы, и располагаются, как правило, под текстом, в котором имеется указание на них, либо сбоку от текста. Все изображения (исключая формулы) представлены рисунками, которые нумеруются в соответствии с порядковым номером в данном разделе. Рисунок может содержать от одного до нескольких изображений. 

    1.5.4 Эскизы изображений

    Эскизы  представляют собой  небольшие изображения, заменяющие и повторяющие картинки больших размеров, расположение которых на странице не вписывается в ее общий вид. Эскиз может содержать как уменьшенное изображение полностью (в случае, если оно не содержит обозначений или текста, не могущего корректно отображаться в уменьшенном виде), так и его какой-либо фрагмент, выбранный на основе своей важности или в случайном порядке. Эскиз представляет собой ссылку: при щелчке на нем открывается всплывающее окно, содержащее полномасштабную версию изображения, отраженного на эскизе. Заголовок этого окна содержит стандартные элементы управления, присущие окнам операционной системы Microsoft Windows, − «Свернуть», «Развернуть», «Закрыть». Таким образом, после ознакомления его можно закрыть и продолжить изучение материала.

    Эскизы  в пособии можно  выявить двумя  способами:

1. в названии рисунка, содержащего эскиз, содержится элемент (*);
2. при наведении указателя мыши на эскиз стрелка принимает форму, характерную для ссылки, − форму руки с вытянутым указательным пальцем.

    1.5.5 Изображения, меняющиеся при наведении указателя

    Меняющееся  изображение представляет собой картинку, при наведении на которую указателя она заменяется на другую, обладающую такими же размерами. Это декоративный прием, целью которого является придание странице дополнительной динамики, а также привлечение внимания пользователя к некоторым важным объектам: кнопкам или ссылкам.

    В пособии с использованием меняющихся изображений созданы все навигационные ссылки на структурные единицы учебника, располагающиеся в основном и вспомогательном меню, а также ссылки в конце каждого кадра. Поскольку это ссылки, данные изображения содержат текст. Визуально при наведении указателя этот текст внешне изменяется. Предусмотрено два вида изменений:

1. Увеличение размера текста (с 12 до 14 и с 14 до 16). Это характерно для ссылок в основном меню (с 14 до 16) и в конце каждого кадра (с 12 до 14).
2. Подчеркивание текста. Такое изменение характерно для ссылок, содержащихся во вспомогательном меню.