Элктронные книги

Введение

В современных образовательных  учреждениях большое внимание уделяется  компьютерному сопровождению профессиональной деятельности. В учебном процессе используются обучающие и тестирующие  программы по различным дисциплинам  образовательного процесса.

Проведенные статистические исследования использования обучающих и тестирующих  программ по различным дисциплинам (в рамках учебного процесса и компьютерных курсов) показывают, что их применение позволило повысить не только интерес  к будущей специальности, но и  успеваемость по данной дисциплине. Большинство  учащихся воспринимают лучше информацию зрительно, тем более, если она качественно  оформлена. Эти программы дают возможность  каждому учащемуся независимо от уровня подготовки активно участвовать  в процессе образования, индивидуализировать  свой процесс обучения, осуществлять самоконтроль. Быть не пассивным наблюдателем, а активно получать знания и оценивать  свои возможности. Учащиеся начинают получать удовольствие от самого процесса обучения, независимо от внешних мотивационных  факторов. Этому способствует и то, что при информационных технологиях  обучения компьютеру на время переданы отдельные функции преподавателя. А компьютер может выступить  в роли терпеливого педагога-репетитора, который способен показать ошибку и  дать правильный ответ, и повторять  задание снова и снова, не выражая  ни раздражения, ни досады.

Время идёт, и программы быстро устаревают. И учебный материал, и форма представления.

В настоящее время в сфере  образования наиболее актуальным становится разработка компьютерных программ –  электронных учебников по различным  дисциплинам. Компьютерные учебные  программы создаются по тем дисциплинам, которые являются профилирующими в  профессиональной подготовке.

Если мы возьмем электронное  издание, которое хранится на компакт-диске (CD-ROM) и воспроизведем его на компьютере, то мы сможем увидеть текст, иллюстрации, кинофильм, услышать звук.

Такое издание отличается от печатного и по своему внутреннему оформлению, и по внешнему виду. Разумеется, можно взять какую-либо печатную книгу и преобразовать ее в электронное издание. Тогда текст будет находиться не на листах бумаги, а в памяти компьютера. Если еще при этом использовать звук, видео, анимацию, гиперссылки, то это уже будет иное по своей структуре издание.

Таким образом, отличие электронных  изданий от печатных в том, что в первых есть возможность создавать и воспроизводить информацию в разнообразных формах, которые нельзя применить в печатных книгах. Хранится такая информация на магнитных дисках.

Электронные издания распространяются или с помощью компакт-дисков, или через сеть Интернет. В настоящее  время существует большое количество Web-сайтов электронных изданий. Это и каталоги, и справочники, и учебная литература, и тексты художественных книг, и другая разнообразная информация, Через сеть Интернет распространяются также учебные программы по отдельным дисциплинам для самостоятельного обучения.

1 Основные принципы создания  электронных учебников

1.1 Понятие электронного  учебного пособия

Из разных источников следуют следующие  определения электронного учебника:

1 Это совокупность графической, текстовой, цифровой, речевой, музыкальной, видео-, фото- и другой информации, а также печатной документации пользователя. Электронное издание может быть исполнено на любом электронном носителе – магнитном (магнитная лента, магнитный диск и др.), оптическом (CD-ROM, DVD, CD-R, CD-1, СD+ и др.), а также опубликовано в электронной компьютерной сети.

2 Должно содержать систематизированный материал по соответствующей научно-практической области знаний, обеспечивать творческое и активное овладение студентами и учащимися знаниями, умениями и навыками в этой области. Учебное электронное пособие должно отличаться высоким уровнем исполнения и художественного оформления, полнотой информации, качеством методического инструментария, качеством технического исполнения, наглядностью, логичностью и последовательностью изложения.

3 Учебное издание, содержащее систематическое изложение учебной дисциплины или ее раздела, части, соответствующее государственному стандарту и учебной программе и официально утвержденное в качестве данного вида издания.

4 Это электронное издание, частично или полностью заменяющее или дополняющее учебник и официально утвержденное в качестве данного вида издания.

5 Это текст, представленный в электронной форме и снабженный разветвленной системой связей, позволяющей мгновенно переходить от одного его фрагмента к другому в соответствии с некоторой иерархией фрагментов.

1.2 Основные формы электронных  учебных изданий

Как и в создании любых сложных  систем, при подготовке электронного учебника решающим для успеха является талант и мастерство авторов. Тем  не менее, существуют устоявшиеся формы  электронных учебников, точнее, конструктивных элементов, из которых может быть построен учебник.

Тест – внешне, это простейшая форма электронного учебника. Основную сложность составляет подбор и формулировка вопросов, а также интерпретация  ответов на вопросы. Хороший тест позволяет получить объективную  картину знаний, умений и навыков, которыми владеет учащийся в определенной предметной области.

Энциклопедия – это базовая  форма электронного учебника. На содержательном уровне термин энциклопедия означает, что информация, сконцентрированная в электронном учебнике, должна быть полной и даже избыточной по отношению  к стандартам образования.

Задачник в электронном учебнике наиболее естественно осуществляет функцию обучения. Учащийся получает учебную информацию, которая необходима для решения конкретной задачи. Главная  проблема – подбор задач, перекрывающих  весь теоретический материал.

Креативная среда. Современные электронные учебники должны обеспечивать творческую работу учащегося с объектами изучения и с моделями систем взаимодействующих объектов. Именно творческая работа, лучше в рамках проекта, сформулированного преподавателем, способствует формированию и закреплению комплекса навыков и умений у учащегося. Креативная среда позволяет организовать коллективную работу учащихся над проектом.

Авторская среда. Электронный учебник  должен быть адаптируем к учебному процессу. Такая среда, например, обеспечивает включение дополнительных материалов в электронную энциклопедию, позволяет  пополнять задачник, готовить раздаточные  материалы и методические пособия  по предмету. Фактически, это подобие  инструмента, с помощью которого создается сам электронный учебник.

Невербальная среда. Традиционно электронные учебники вербальны по своей природе. Они излагают теорию в текстовой или графической форме. Это является наследием полиграфических изданий. Но в электронном учебнике возможно реализовать методический прием «делай как я». Такая среда наделяет электронный учебник чертами живого учителя.

Перечисленные формы электронного учебника могут быть реализованы  в виде отдельных электронных  учебников либо сгруппированы в  рамках единого ансамбля. Все зависит  от замысла «автора». Автор должен владеть знаниями об истории и  возможностях электронных учебников.

2. Учебно-теоретические  учебные издания

2.1 Назначение

При создании электронных учебных  пособий используется современная  компьютерная информационная технология – мультимедиа, позволяющая объединить в компьютерной системе текст, звук, видеоизображение, графическое изображение  и анимацию. Комплексные занятия  с привлечением аудиовизуальных  материалов, представленных на компьютере, создают условия для расширения диапазонов видов образовательной  деятельности обучающих, стимулируют  их способности к образованию  и самообразованию.

2.2 Требования

Поскольку электронное издание  воспринимается с экрана, то оно  имеет свои особенности.

1 На экране текст учебника располагается во фрейме. Вместо фреймов можно использовать всплывающие окна, где размещаются рисунки, списки определений, указатели, комментарии.

2 Для лучшего понимания, усвоения и запоминания материала необходимо использовать технические возможности: анимацию, звук, цвет, иллюстрации. Включение специальных фрагментов помогут смоделировать сложные физические и технические процессы.

3 Главы должны быть более короткими по сравнению с книжными, их необходимо разбивать на дискретные фрагменты, которые содержат один узкий вопрос. Как правило, такой фрагмент состоит из двух-трех абзацев.

4 Необходимо, чтобы в одном из фреймов постоянно было оглавление книги, что позволяет, не листая страницы, быстро переходить к нужному разделу или фрагменту и также быстро возвращаться назад.

5 Необходимо выделять ключевые слова, термины, имена, чтобы, щелкая по ним кнопкой мыши, вызывать гиперссылки с объяснениями значений этих слов или комментарием на экран компьютера.

6 Использовать колонтитулы или заголовки на каждой электронной странице, чтобы учащийся не терял ориентации в учебнике.

При создании электронного издания  необходимо учитывать все совокупность приемов, методов, способов продуцирования графической и аудиовизуальной  информации с учетом воспроизведения  электронных изданий с локального носителя, локальной сети или из образовательных сайтов Всемирной  паутины. В частности, необходимо помнить, что во всех случаев текстовой  материал больших объемов желательно публиковать в обычных бумажных изданиях. На экране рекомендуется  представлять минимум текстовой  информации.

В разрабатываемых электронных  изданиях необходимо:

– ориентироваться на современные формы обучения, обеспечивая при этом совместимость с традиционными учебными материалами, в полном соответствии с документами, регламентирующими содержание образования;

– учитывать возрастные психолого-педагогические особенности учащихся;

– в максимальной степени использовать преимущества аудиовизуального представления учебных материалов: наблюдаемых и скрытых, реальных и воображаемых элементов, объектов, явлений, процессов;

– использовать возможности компьютерного моделирования в предметной области, а также моделирования реальной окружающей среды и естественного поведения в ней обучаемого.

Дидактические требования к электронным  изданиям.

1 Требование научности означает достаточную глубину, корректность и научную достоверность изложения содержания учебного материала, с учетом последних научных достижений. Процесс усвоения учебного материала с помощью электронного издания должен строиться в соответствии с современными методами научного познания: эксперимент, сравнение, наблюдение, абстрагирование, обобщение, конкретизация, аналогия, индукция и дедукция, анализ и синтез, метод моделирования, в том числе и математического, а также метод системного анализа.

2 Требование доступности означает необходимость определения степени теоретической сложности и глубины изучения учебного материала сообразно возрастным и индивидуальным особенностям учащихся. Недопустима чрезмерная усложненность и перегруженность учебного материала, при котором овладение этим материалом становится непосильным для обучаемого.

3 Требование проблемности обучения обусловлено самой сущностью и характером учебно-познавательной деятельности. Когда учащийся сталкивается с учебной проблемной ситуацией, требующей разрешения, его мыслительная активность возрастает. Уровень этой активности может быть значительно выше при работе с электронными изданиями, чем при использовании традиционных учебников и пособий.

4 Требования наглядности обучения означает необходимость учета чувственного восприятия изучаемых объектов, их макетов или моделей и их личное наблюдение учащимся. Требования наглядности в электронных изданиях реализуется на принципиально новом, более высоком уровне. Распространение систем виртуальной реальности позволит в ближайшем будущем говорить не только о наглядности, но и о полисенсорности обучения.

5 Требования самостоятельности и активизации обучаемого предполагает самостоятельных действий учащихся при работе с учебником, четкое понимание конечных целей и задач учебной деятельности. Поэтому в электронных изданиях должна прослеживаться четкая модель деятельности учащихся. Мотивы его деятельности должны быть адекватны содержанию учебного материала. Для повышения активности обучения необходимо вводить в электронное издание разнообразные вопросы, предоставлять обучаемому возможность выбора пути усвоения материала, возможность управлять ходом событий.

6 Требования системности предполагает последовательность усвоения учащимся определенной системы знаний в изучаемой предметной области. Необходимо, чтобы знания, умения и навыки формировались в определенной системе, в строго логическом порядке и находили применение в жизни. Для этого необходимо:

– предъявлять учебный материал в систематизированном и структурированном виде;

– учитывать как ретроспективы, так и перспективы формируемых знаний, умений и навыков при организации каждой порции учебной информации;

– учитывать межпредметные связи изучаемого материала;

– тщательно продумывать последовательность подачи учебного материала и его воздействия при усвоении, аргументировать каждый шаг по отношению к обучающемуся;

– строить процесс получения знаний в последовательности, определяемой логикой обучения;

– обеспечивать связь информации в электронных изданиях с практикой путем увязывания содержания и методики обучения с личным опытом обучающегося, подбором примеров, создания содержательных игровых моментов, предъявления заданий практического характера, экспериментов, моделей реальных процессов и явлений.

Требования к электронным изданиям, применяемым на отдельных видах  учебных занятий.

1 Электронные издания, применяемые на лекциях, предоставляют педагогу средства (видеоизображения, анимацию, звук), с помощью которых можно демонстрировать и объяснять сложные явления и процессы.

2 Электронные издания, применяемые на лабораторных занятиях, должны содержать материал, дающий возможность для самостоятельной работы учащихся. В них должны быть моделирующие компоненты, создающие виртуальные лаборатории, позволяющие изучать различные явления или процессы в ускоренном или замедленном масштабе времени. Электронные издания, применяемые на лабораторных работах, должны также содержать встроенные средства автоматизации контроля знаний, умений и навыков обучаемых.

3 Электронные издания, применяемые на практических занятиях, должны предоставлять обучаемому сведения о теме, цели и порядке проведения занятий, контролировать знания каждого обучаемого, выдавать обучаемому информация о правильности ответа; предъявлять необходимый теоретический материал или методику решения задач; оценивать знания обучаемых, осуществлять обратную связь в режиме педагог – электронное издание – обучаемый.

4 Содержание и структура электронных изданий, применяемых в ходе самостоятельной работы обучаемых, должны соответствовать учебной программе изучаемой дисциплины с одновременной ориентацией на углубленное изучение теории. Такие электронные издания должны иметь более детальную систему контекстно-зависимых справок, комментариев, подсказок.

2.3 Структура

Структура книги определяется тем, что, в основном, электронные пособия  используются для организации самостоятельной  работы обучаемых и должны четко  определять, какие именно разделы  и в какой последовательности должны быть изучены и взаимосвязаны  между собой. Должны быть учтены последовательности изучаемого материала: теоретическая  часть, практическая, контрольные задания, демонстрации и материалы для  дополнительного образования.

Схема структуры выглядит следующим  образом:

Автор – Заглавие книги – Аннотация, – Поисковые атрибуты в сети Интернет – Предисловие – Введение –  Основной текст – Заключение –  Справочный аппарат – Основа издания  – Основные понятия – Вопросы  – Тесты – Дидактический аппарат (Гиперссылки) – Приложения – Примечания – Комментарии – Дополнительный текст (Гиперссылки) – Глоссарий  – Указатели – Библиографический  список – Справочный аппарат (Гиперссылки) – Оглавление – Поисковый аппарат  издания (Гиперссылки)

В Электронное издание могут  входить следующие элементы:

1 Атрибуты поиска в сети Интернет.

2 Знак авторского права.

3 Основа издания.

4 Дополнительный текст.

5 Справочный аппарат

6 Дидактический аппарат.

7 Поисковый аппарат издания.

8 Иллюстрации.

9 Анимация.

10 Звук

11 Видео.

3. Разработка электронного  учебника

электронный пособие издание учебный

3.1 Этапы разработки электронного  учебника

1 Выбор источников.

2 Разработка оглавления и перечня понятий.

3 Переработка текстов в модули по разделам.

4 Реализация гипертекста в электронной форме.

5 Разработка компьютерной поддержки.

6 Отбор материала для мультимедийного воплощения.

7 Разработка звукового сопровождения.

8 Реализация звукового сопровождения.

9 Подготовка материала для визуализации.

10 Визуализация материала.

При разработке электронного учебника целесообразно подбирать в качестве источников такие печатные и электронные  издания, которые

– наиболее полно соответствуют стандартной программе;

– лаконичны и удобны для создания гипертекстов;

– содержат большое количество примеров и задач;

– имеются в удобных форматах (принцип собираемости).

Производится разбиение материала  на разделы, состоящие из модулей, минимальных  по объему, но замкнутых по содержанию, а также составляется перечень понятий, которые необходимы и достаточны для овладения предметом.

Перерабатываются тексты источников в соответствии с оглавлением  и структурой модулей; исключаются  тексты, не вошедшие в перечни, и  добавляются те, которых нет в  источниках; определяются связи между  модулями и другие гипертекстные  связи.

Таким образом, подготавливаются проект гипертекста для компьютерной реализации.

Гипертекст реализуется в электронной  форме. В результате создается примитивное  электронное издание, которое уже  может быть использовано в учебных  целях.

Врабатываются инструкции для пользователей  по применению интеллектуального ядра электронного учебника.

Теперь электронный учебник  готов к дальнейшему совершенствованию (озвучиванию и визуализации) с  помощью мультимедийных средств.

Изменяются способы объяснения отдельных понятий и утверждений  и отбираются тексты для замены мультимедийными  материалами.

Разрабатываются сценарии визуализации модулей для достижения наибольшей наглядности, максимальной разгрузки  экрана от текстовой информации и  использования эмоциональной памяти учащегося для облегчения понимания  и запоминания изучаемого материала.

Производится визуализация текстов, т.е. компьютерное воплощение разработанных  сценариев с использованием рисунков, графиков и, возможно, анимации.

На этом заканчивается разработка электронного учебника и начинается его подготовка к эксплуатации. Следует  отметить, что подготовка к эксплуатации электронного учебника может предполагать некоторые коррекции его содержательной и мультимедийный компонент.

3.2 Программное сопровождение

В настоящее время среди основных требований при создании электронных  учебников для образовательного процесса: научности, доступности, проблемности, большое внимание уделяется наглядности обучения: чувственному восприятию изучаемых объектов. Наглядность обучения при использовании компьютерных программ имеет некоторые преимущества перед обучением с использованием традиционных учебников.

В программах с мультимедийным представлением информации появляется возможность  создания не только зрительных, но и  слуховых ощущений. Электронные учебники существенно повышают качество самой  визуальной информации, она становится ярче, красочнее, динамичней. Появляется возможность наглядно-образной интерпретации  существенных свойств не только тех  или иных реальных объектов, но даже и научных закономерностей, теорий, понятий.

3.3 Использование Web-технологий

Под Web-технологиями определяют всю совокупность средств для организации WWW (World Wide Web). Поскольку в каждом сеансе взаимодействуют две стороны – сервер и клиент, Web-технологии разделяются на две группы – технологии стороны сервера (server-side) и технологии стороны клиента (client-side).

К технологиям со стороны клиента  относятся все технологии создания Web-страниц (HTML, JavaScript, DHTML), а к технологиям со стороны сервера относятся технологии доступа к базам данных в сети Интернет (CGI, PHP).

Программы-серверы предоставляют  те или иные ресурсы для доступа  программам-клиентам. Клиенты, если им понадобится какой-то файл или вообще какие-либо данные от сервера, формируют  специальный клиентский запрос и  посылают его на сервер. Сервер обрабатывает этот запрос и высылает серверный  ответ, содержащий запрашиваемые данные или сообщение об ошибке, если нужные данные почему-то не доступны.

Такая компьютерная архитектура, иначе  говоря, принцип построения вычислительной системы или сети, называется архитектурой «клиент-сервер» или двухзвенной. Именно на основе двухзвенной архитектуры  функционируют почти все сервисы  Интернета. В том числе, и WWW.

В случае WWW клиентами выступают программы Web-обозревателей – Web-браузеры (программы для просмотра Web-страниц). Серверами же являются так называемые Web-серверы, обрабатывающие запросы Web-обозревателей и высылающие им нужные файлы.

Каждый ресурс в Web – документ HTML, изображение, видеоклип, программа и т.д. – имеет адрес, который может быть закодирован с помощью универсального идентификатора ресурсов (Universal Resource Identifier), или URI.

Люди, для того чтобы понимать друг друга, должны разговаривать на одном  языке. Это же относится и к  компьютерам. В их случае в качестве такого «языка общения» выступает протокол – набор правил обмена данными. Web-сервер и Web-обозреватель используют для обмена данными протокол HTTP (HyperText Transfer Protocol – протокол обмена гипертекстом). Этот высокоуровневый протокол работает «поверх» обычного низкоуровневого протокола TCP/IP (Transfer Control Protocol/Internet Protocol – протокол управления обменом / протокол Интернета)

Протокол передачи гипертекста  HTTP предназначен для передачи гипертекстовых документов от сервера к клиенту. Протокол HTTP относится к протоколам прикладного уровня.

При передаче сообщения между пользователями Internet протокол ТСР разбивает данные сообщения на отдельные фрагменты, называемые пакетами, снабжает каждый пакет служебной информацией для последующего восстановления исходных данных. Протокол IP оформляет для всех пакетов заголовок с адресом доставки и отправляет их. Пакеты путешествуют от одного специализированного компьютера, называемого маршрутизатором, к другому. В задачи маршрутизатора входит выбор оптимального, с точки зрения трафика, пути для пересылки пакета. (Между прочим, пакеты одного и того же сообщения могут прийти к адресату различными путями.).

Когда все пакеты достигнут места назначения, компьютер адресата отбрасывает заголовки IP и проверяет целостность и общее число пакетов, пользуясь служебной информацией ТСР, после чего выполняется сборка исходного сообщения. Если один или несколько пакетов повреждены или не дошли до адресата, компьютер отсылает запрос на повторную передачу необходимых пакетов.

К счастью, нет необходимости набирать полный адрес того или иного ресурса. Как правило, для того чтобы попасть  на начальную страницу узла, достаточно указать только протокол и имя  сервера. После этого к нужной странице или файлу можно добраться  с помощью гиперссылок.

Для соединения локальной сети организации  с Internet используется сетевой шлюз. Шлюз представляет собой отдельный компьютер локальной сети, часто выполняющий функции маршрутизатора. В обязанности шлюза входит трансляция (иногда применяется термин свертка) протоколов локальной сети в сетевой протокол Internet, ТСР/IP.

Скорость передачи информации по Internet зависит от скорости модема (или скорости обмена по локальной сети) и пропускной способности канала с Internet. Пропускная способность канала определяется количеством данных, передаваемых по линии за единицу времени.

3.4 Виды Web-технологий

Технология HTML. Для подготовки гипертекстовых документов используется язык HTML (Hyper Text Markup Language – язык разметки гипертекстовых документов), предоставляющий широкие возможности по форматированию и структурной разметке документов, организации связей между различными документами, средства включения графической и мультимедийной информации. HTML-документы просматриваются с помощью специальной программы – браузера. Наибольшее распространение в настоящее время получили браузеры Navigator компании Netscape (NN) и Internet Explorer компании Microsoft (MSIE). Реализации NN доступны практически для всех современных программных и аппаратных платформ, реализации MSIE доступны для всех Windows платформ, Macintosh и некоторых коммерческих Unix-систем.

HTML является упрощенной версией  стандартного общего языка разметки  – SGML

(Standart Generalised Markup Language), который был утвержден ISO в качестве стандарта еще в 80-х годах. Этот язык предназначен для создания других языков разметки, он определяет допустимый набор тэгов, их атрибуты и внутреннюю структуру документа. Контроль за правильностью использования дескрипторов осуществляется при помощи специального набора правил, называемых DTD – описаниями (более подробно о DTD мы поговорим чуть позже), которые используются программой клиента при разборе документа. Для каждого класса документов определяется свой набор правил, описывающих грамматику соответствующего языка разметки.

HTML-документ состоит из текста, представляющего собой содержание  документа, и тегов, определяющих  его структуру и внешний вид  при отображении браузером. Простейший html-документ выглядит следующим образом:

<html>

<head>

<title>Название</title>

</head>

<body>

<p>Тело документа

</body>

</html>

Как видно из примера, тег представляет собой ключевое слово, заключенное  в угловые скобки. Различают одинарные  теги, как, например, <p>, и парные, как <body> </body>, в последнем случае действие тега распространяется только на текст между его открывающей и закрывающей скобкой. Теги также могут иметь параметры – например, при описании страницы можно задать цвет фона, цвет шрифта и т.д.: <body bgcolor= «white» text= «black»>.

Текст всего документа заключается в теги <html>, сам документ разбивается на две части – заголовок и тело. Заголовок описывается тегами <head>, в которые могут быть включены название документа (с помощью тегов <title>) и другие параметры, использующиеся браузером при отображении документа. Тело документа заключено в теги <body> и содержит собственно информацию, которую видит пользователь. При отсутствии тегов форматирования весь текст выводится в окно браузера сплошным потоком, переводы строк, пробелы и табуляции рассматриваются как пробельные символы, несколько пробельных символов, идущих подряд, заменяются на один. Для форматирования используются следующие основные теги:

<p> – начало нового абзаца, может иметь параметр, определяющий  выравнивание:

<p align=right>;

<br> – перевод строки в пределах текущего абзаца;

<u></u> – выделение текста  подчеркиванием

Ссылка на другой документ устанавливается  с помощью тега <a href= «URL»>…</a>, где URL – полный или относительный адрес документа. При этом текст, заключенный в тег <a>, обычно выделяется подчеркиванием и цветом, и после щелчка мышью по этой ссылке браузер открывает документ, адрес которого указан в параметре href. Графические изображения вставляются в документ с помощью тега <img src= «URL»>.