Архитектура электронного учебника

 

Архитектурой программной системы называется спецификация ее сопряжения с пользователями и внутренних компонентов системы между собой. Архитектура отражает состав основных программных и информационных компонентов системы, а также их связи друг с другом, пользователями и внешними программными системами. Вычленение программных компонентов (модулей) производится по функциональному принципу. Информационные компоненты (массивы, блоки, файлы, фрагменты базы данных и т.д.) выделяются на основании их назначения, использования, форматов представления данных, способов доступа и других признаков.

Схема обобщенной архитектуры электронных учебников (ЭУ) показана на рисунке 2. В конкретных реализациях некоторые ее составляющие могут отсутствовать. Обязательные компоненты, образующие «минимальную» конфигурацию ЭУ, помечены звездочками. В рассматриваемой схеме применены следующие вновь вводимые сокращения:

- МОРУМ - модуль обеспечения работы с учебным материалом;

МПУМ - модуль поиска учебного материала;

МОРУТЗ - модуль обеспечения работы с УТЗ;

МГУТЗ - модуль генерации УТЗ;

МУУП - модуль управления учебным процессом;

МРИО - модуль регистрации и идентификации обучаемых;

МПМОП - модуль представления моделей обучаемых и протоколов их работы;

ИАП - интерфейс с АРМ преподавателя (инструктора);

УТЗ - учебно-тренировочная задача;

ПИ - пользовательский интерфейс;

ОТеК - описание текущей конфигурации ЭУ.

Информационные компоненты ЭУ подразделяются на три класса:

1) информационные компоненты, входящие в ЭУ;

2) информационные компоненты для настройки ЭУ;

3) информационные компоненты, формируемые ЭУ и отражающие результаты работы обучаемых.

Информационные компоненты, входящие в ЭУ, в свою очередь, разбиваются на две группы. Первая включает компоненты, содержание которых ассоциируется с изучаемым предметом. К ней относятся различные составляющие учебного материала и множество учебно-тренировочных задач (УТЗ). Вторая группа объединяет компоненты, связанные в содержательном плане с ЭУ как с программным средством. На схеме архитектуры выделено два таких компонента: блок идентификации ЭУ и справка по работе с ЭУ.

Учебный материал и УТЗ могут включать ссылки на информационные и программные объекты. Структурные единицы учебного материала могут ссылаться на УТЗ и внешние КСО, УТЗ - на структурные единицы учебного материала, а также на внешние КСО или внешние программные модули (например, обеспечивающие моделирование изучаемых сущностей).

Структура учебного материала, а также система отношений между УТЗ будут рассмотрены далее.

Необходимо отметить, что понятие УТЗ здесь и далее употребляется в собирательном смысле в качестве общего наименования заданий для закрепления и контроля знаний. Эти задания могут иметь форму вопросов, задач, упражнений и др.

Отметим также двойственную интерпретацию понятия «содержание» в контексте ЭУ. С одной стороны, содержание ассоциируется с информацией предметного характера, представленной в КСО, т.е. непосредственно с учебным материалом и УТЗ. С другой стороны, содержание трактуется как оглавление, перечень структурных единиц учебного материала. Во избежание путаницы для обозначения второй интерпретации используем словосочетание «блок содержания».

В ЭУ и КОС реализуются четыре основных способа доступа к учебному материалу:

через блок содержания, элементы которого ссылаются на соответствующие структурные единицы учебного материала, и средства навигации;

через указатели (предметные, именные и др.), словарь (глоссарий), тезаурус и подобные компоненты, содержащие ссылки на структурные единицы учебного материала;

- с помощью средств поиска учебного материала (МПУМ);

- через определяемые пользователем закладки, ассоциируемые со структурными единицами учебного материала.

МПУМ обеспечивает либо полнотекстовый поиск, либо поиск по ключевым словам. Во втором случае подразумевается, что учебный материал проиндексирован.

Блок идентификации представляет собой аналог титульного листа книги и выступает в качестве своеобразного паспорта ЭУ. Он содержит название ЭУ, краткое описание его назначения и применения, сведения о разработчиках, распространителях, авторских правах и др.

Второй класс информационных компонентов ЭУ включает профили обучаемых, ОТеК и ЭИЗО.

Под профилем понимается описание параметров пользователя, влияющих на настройку системы. В профиле обычно хранятся: идентификационные данные обучаемого; сделанные им заметки и закладки; «история» работы обучаемого с системой (в общем случае - запись его действий: введенных команд, сформированных поисковых запросов, траектории навигации по учебному материалу и т.д.), описание настройки ПИ и др. ОТеК отражает текущую системную конфигурацию ЭУ, т.е. настройку программного средства на применение в конкретных программно-технических и организационных условиях. ОТеК, фиксирующее типовую конфигурацию, действующую по умолчанию, как правило, входит в дистрибутив ЭУ и устанавливается на компьютер программой его инсталляции. При использовании ЭУ в КК учебного заведения изменения в ОТеК вносятся системными администраторами. Различия между информационными компонентами для настройки КУ (КОС) иллюстрирует таблица.

 

Таблица. Различия между информационными компонентами для настройки КУ (КОС)

Информационный компонент	Кем или чем формируется	Что отражает
Профили обучаемых	ЭУ (КОС) автоматически и по командам обучаемых «сохранить настройку (конфигурацию, параметры)»	параметры обучаемых; выполненные ими настройки ПИ ЭУ (КОС)
ОТеК	системными администраторами	системную конфигурацию ЭУ (КОС)
ЭИЗО	преподавателями	индивидуальные задания обучаемых

К третьему классу информационных компонентов относятся модели обучаемых и протоколы их работы с ЭУ.

В протоколах представляются данные, отражающие взаимодействие обучаемых с ЭУ и результаты выполнения ими контрольных мероприятий. Процесс работы с учебным материалом характеризуется временем, затраченным на изучение составляющих его разделов и тем, числом обращений к справочным базам (словарю, глоссарию и т.д.), количеством возвратов к пройденному материалу и др.

Модель обучаемого описывает текущее состояние его знаний по данному предмету и индивидуальные особенности, важные с точки зрения учебного процесса. По сравнению с протоколом она является более глубокой и семантически выразительной формой представления сведений о ходе и результатах работы обучаемого с ЭУ. Если в протоколе содержатся объективные данные, фиксируемые системой в процессе взаимодействия с пользователем, то в модели обучаемого отражаются результаты их обобщения и интерпретации, а также выводы, сформированные на их основе. Наличие модели обучаемого свойственно интеллектуальным КСО. В таких средствах она сопоставляется с целевой моделью представления ПО, между ними выявляются различия, исходя из которых определяется характер управления учебным процессом.

Рассмотрим назначение программных компонентов архитектуры ЭУ.

Взаимодействие пользователя с учебным материалом осуществляется с помощью МОРУМ. Основные функции данного модуля:

- доступ к структурным единицам учебного материала через блок содержания, указатели, словарь (глоссарий), тезаурус;

выбор текущего фрагмента учебного материала и передача его для представления (отображения) модулю ПИ;

выполнение сценариев представления учебного материала (воспроизведение демонстраций, презентаций и т.п.);

моделирование изучаемых объектов и процессов и обеспечение условий для взаимодействия пользователя с этими моделями;

выполнение переходов к структурным единицам учебного материала в соответствии с командами пользователя, передаваемыми ПИ (навигация по учебному материалу);

вызов МОРУТЗ для выполнения УТЗ, ссылки на которые содержатся в учебном материале;

вызов на выполнение внешних КСО, ссылки, на которые содержатся в учебном материале;

выполнение команд МУУП;

фиксирование сведений о работе пользователя с учебным материалом, передача их МУУП и запись в протокол.

МОРУТЗ служит для поддержки выполнения УТЗ. В этом модуле реализованы следующие основные функции:

- предъявление пользователю УТЗ, выбранной из множества УТЗ или сформированной МГУТЗ;

передача условий УТЗ для представления (отображения) модулю ПИ;

моделирование объектов и процессов, рассматриваемых в УТЗ, и обеспечение условий для взаимодействия пользователя с этими моделями;

обеспечение условий для поэтапного выполнения УТЗ пользователем, проверка и оценивание его действий;

обеспечение условий для ввода результата (ответа) УТЗ, его проверка и оценивание;

- предоставление информационной помощи по запросам пользователя;

демонстрирование эталонного выполнения УТЗ;

вызов на выполнение внешних КСО (внешних программных модулей), ссылки на которые содержатся в УТЗ;

вызов МОРУМ для работы с учебным материалом, на который ссылается УТЗ (по команде пользователя или автоматически при неверном выполнении УТЗ);

выполнение команд МУУП;

фиксирование сведений о ходе и результатах выполнения УТЗ, передача их МУУП и запись в протокол.

МГУТЗ предназначен для формирования (генерации) УТЗ по запросам МОРУТЗ. ЭУ и КОС, обладающие данной возможностью (т.е. содержащие МГУТЗ), называются генерирующими. В таких средствах множество УТЗ представляет собой описания шаблонов и моделей задач, служащих основой для генерации их условий.

Модуль настройки обеспечивает настройку ЭУ на конкретные условия применения, параметры пользователя и решаемые педагогические задачи. Он устанавливает системную конфигурацию ЭУ и параметры ПИ, а также загружает информацию из профиля обучаемого. ЭИЗО и сведения о предыдущих сеансах работы обучаемого с ЭУ, выбираемые из протоколов, используются для настройки учебного материала и УТЗ на текущий уровень его подготовленности и задачи, поставленные перед ним преподавателем. Данный модуль также позволяет устанавливать и удалять закладки, переходить по ним к структурным единицам учебного материала, сохранять в профиле обучаемого сделанные им настройки и установки.

МУУП осуществляет управление прочими программными компонентами ЭУ в части обеспечения эффективной реализации определенной психолого-педагогической стратегии. Его основные функции:

- прием данных, фиксируемых МОРУМ и МОРУТЗ и отражающих ход и результаты работы обучаемого с учебным материалом и УТЗ;

формирование и корректировка на основе этих данных модели обучаемого;

оценивание уровня знаний обучаемого;

выработка решений по корректировке хода учебного процесса и представления учебного материала и УТЗ, а также передача соответствующих команд МОРУМ, МОРУТЗ, МГУТЗ и модулю настройки;

- передача на АРМ преподавателя (через ИАП) информации о ходе и результатах работы обучаемого;

обеспечение доступа преподавателя к модели обучаемого и протоколам его работы;

выполнение команд преподавателя по управлению учебным процессом, поступающих через ИАП.

МРИО используется на этапе инициализации и настройки системы. Он предлагает обучаемому указать его идентификационные данные (фамилию и инициалы, номер учебной группы и т.п.). Введенная информация передается модулю настройки, который ищет соответствующие профиль, ЭИЗО и записи в протоколах. Если обучаемый работает с ЭУ в первый раз, то МРИО регистрирует его в протоколе, а модуль настройки создает новый профиль. Обучаемым, для которых не предусмотрены ЭИЗО, предлагается задание по умолчанию. Идентификационные данные и текущее задание обучаемого передаются МУУП.

МПМОП обеспечивает доступ обучаемого к протоколам его работы и модели, созданной МУУП. Модуль позволяет просматривать данные информационные компоненты и выводить их фрагменты на печать. В нем также могут быть реализованы функции анализа модели обучаемого и содержания протоколов, а также формирования методических рекомендаций по развитию знаний обучаемого и совершенствованию учебного процесса.

ИАП служит для сопряжения ЭУ с АРМ преподавателя в ЛВС. Это сопряжение позволяет контролировать работу обучаемого и управлять учебным процессом через МУУП, не привлекая его внимания, т.е. осуществлять скрытый контроль. Другая функция ИАП - обеспечение условий для явного взаимодействия (диалога) обучаемого с преподавателем. При использовании ЭУ в режиме ДО вне УЦ на ИАП может возлагаться задача отправки на сервер УЦ или сервер ДО учебного заведения протоколов работы обучаемого и приема скорректированных версий ЭИЗО.

Пользовательский интерфейс (ПИ) ЭУ включает две составляющие: информационную и программную. Информационная составляющая воплощается в информационных компонентах первого класса и выражается описаниями схем представления и оформления их содержания и схем диалога. Программная составляющая обеспечивает построение и функционирование ПИ в соответствии с данными описаниями. Модуль ПИ на схеме архитектуры ЭУ ассоциируется с программной составляющей и выполняет функции, традиционные для ПИ программных систем. Основные из этих функций:

- отображение на экране информации согласно описанным схемам ее представления и оформления;

воспроизведение аудио- и видеофрагментов, анимаций и интерактивных трехмерных представлений;

обеспечение функционирования управляющих элементов ПИ;

прием данных и команд, вводимых пользователем, их первичная обработка и передача другим программным компонентам ЭУ;

реализация аудио- и видеоэффектов.

Отметим три важные служебные функции ЭУ, не охватываемые программными компонентами, выделенными на схеме архитектуры:

- контроль целостности программного и информационного обеспечений ЭУ;

защита от несанкционированного доступа к информационным компонентам второго и третьего классов;

защита программного продукта от несанкционированного копирования.

Важной характеристикой ЭУ, относящейся к уровню архитектуры, является состав форм представления информации, используемых в информационных компонентах первого класса. Речь идет о таких формах, как:

- гипертекст;

графика (матричная, векторная, функциональная, реалистичные фотоизображения) и гиперграфика;

видеокомпоненты;

анимации;

- интерактивные трехмерные представления;

аудиокомпоненты.

Коротко остановимся на структуре учебного материала, т.е. системе отношений между его структурными единицами. Под структурной единицей понимается адресуемая часть учебного материала. Адресация позволяет ссылаться и переходить на данную структурную единицу из других единиц, блока содержания, указателей, словаря (глоссария), тезауруса и УТЗ.

На рисунке 3 структурные единицы представлены вершинами графа, отношения - ребрами и гиперребрами (овалами). Между вершинами существуют отношения трех типов. Основу структуры учебного материала составляют иерархические структурные отношения. Они обозначены жирными ребрами, направленными от подчиняющих к подчиненным вершинам. В соответствии с этими отношениями структурным единицам приписаны индексы, каждый из которых отражает путь к соответствующей вершине от корневой вершины.

 

Учебный материал в целом	Главы	Разделы (параграфы, темы)	Подразделы (пункты)	Кадры (страницы, статьи, экраны)
Иерархические уровни учебного материала

Рис. 3. Структурные единицы учебного материала

 

Индексы используются для идентификации и адресации структурных единиц. Их компоненты ассоциируются с иерархическими уровнями учебного материала. Количество и наименования уровней в конкретных реализациях КУ (КОС) могут быть разными. На рисунке выделено пять уровней, считая корневую вершину. Последняя помечена символом «К» и представляет самую общую структурную единицу, соответствующую учебному материалу в целом. Ее уровень обычно не учитывается в индексах.

Структурные единицы, не имеющие подчиненных, называются кадрами, страницами, статьями или экранами. Трактовку данных понятий в указанном смысле следует четко отличать от их интерпретации как форм представления структурных единиц информации (учебного материала), используемых инструментальными средствами. Во втором значении они соотносятся с реализациями любых вершин, а не только листьев. Например, раздел может быть представлен в виде страницы, содержащей информационную часть (введение и заключение) и совокупность ссылок на подчиненные подразделы.

Отношения второго типа определяются на множествах соподчиненных вершин, т.е. вершин одного иерархического уровня, имеющих на предыдущем уровне общую подчиняющую вершину, и служат для описания порядка предъявления пользователю соответствующих структурных единиц (последовательности переходов или навигации по учебному материалу). В некоторых реализациях такие отношения называются просмотровыми последовательностями. На рисунке они обозначены гиперребрами.

Отношения третьего типа являются семантическими (ассоциативными). Они связывают пары структурных единиц учебного материала, содержания которых обладают смысловой корреляцией. Часто такие отношения называют гиперссылками или гиперсвязями. Они показаны тонкими стрелками, отражающими направления переходов между вершинами. Как правило, подобные отношения двунаправлены.

Нетрудно заметить, что отношения первого типа образуют древовидную структуру, а отношения третьего типа - сетевую. Структура, порождаемая отношениями второго типа, может быть разной. В одних случаях это линейная последовательность связей между вершинами, в других - сложная разветвленная структура.

Двойные стрелки (рисунок 3) обозначают ссылки на УТЗ и внешние КСО. Соответствующие отношения, по сути, являются ассоциативными, но, в отличие от отношений третьего типа, вторым коррелятом в них выступает внешний применительно к учебному материалу объект. Таким образом, эти отношения определяются на трех множествах: структурных единиц учебного материала, УТЗ и внешних КСО.

Ссылки на УТЗ исходят из кадров (т.е. листьев). Связь, ведущая к УТЗ, служит для вызова МОРУТЗ для выполнения этой задачи с целью закрепления или проверки знаний, приобретенных при изучении данного кадра. В свою очередь, УТЗ ссылаются на кадры. Эти связи специфицируют учебный материал, знание которого необходимо для выполнения УТЗ, и используются для перехода к соответствующим вершинам в случаях ошибок и затруднений.

Отличия отношений кадры - УТЗ и УТЗ - кадры обусловлены не только их направленностью. Если для выполнения УТЗ требуется знание учебного материала, представляемого в нескольких кадрах, то ссылка на эту задачу реализуется в последнем кадре просмотровой последовательности (рис. 4). Такая логика вытекает из общих принципов работы с учебным материалом, согласно которым при навигации по нему в прямом направлении выход на какой-либо кадр предполагает, что содержание предыдущих кадров изучено. На отношения УТЗ - кадры подобное ограничение не накладывается, и они связывают УТЗ со всеми кадрами, включающими фигурирующий в ней учебный материал, а не только с кадром, вызывающим данную задачу.

Как и структурные единицы учебного материала, УТЗ могут включать ссылки на внешние КСО и внешние программные модули.

Собственно на множестве УТЗ задаются три отношения эквивалентности, определяющие его разбиения на классы по тематике, типам и сложности задач (рисунок 5). Тематические классы соответствуют делению учебного материала на одном из промежуточных иерархических уровней (как правило, уровне разделов). В принципе разбиение на них можно осуществить на основе отношений УТЗ - кадры и иерархических структурных отношений на множестве структурных единиц учебного материала. Тематические классы обеспечивают структуризацию множества УТЗ, используемую при прямом доступе к нему, т.е. обращении к: задачам не по ссылкам из кадров, а по наименованиям соответствующих подмножеств (разделов).

 

Рассмотренные отношения могут быть ситуативными. Ситуативность означает, что отношение задается не жестко, а меняется (активируется и деактивируется) модулем настройки в соответствии с текущим уровнем подготовленности обучаемого, его индивидуальными особенностями и задачами, поставленными перед ним в ЭИЗО. Ситуативный характер отношений, определяющих разбиения на классы множества УТЗ, и отношений УТЗ - кадры обусловливается вариативностью состава используемых УТЗ, регулируемого модулем настройки (изменение объема множества, на котором задано отношение, может повлечь изменение этого отношения).

. Современный учебный процесс обязательно должен использовать компьютерные средства обучения и электронные учебники в том числе;

. Электронный учебник может быть использован на пассивном и активном уровнях применения информационных технологий в учебном процессе;

. При разработке электронного учебника целесообразно использовать гипертекстовые технологии;

. Основными отличительными особенностями электронного учебника на основе гипертекстовых технологий от традиционного являются:

нелинейная структура;

возможность закладывать в учебник траекторию изучения материала;

5. Архитектура электронного учебника на основе гипертекстовых технологий соответствует обобщенной архитектуре электронного учебника и может быть изменена в соответствии с содержанием и областью применения конкретного электронного учебника.

2. Создание электронного учебника «Информатика»

2.1 Этапы построения электронного учебника «Информатика»

 

Постепенное наращивание парка вычислительной техники в быту делает перспективной отрасль деятельности, связанной с разработкой и внедрением, как электронных учебников, так и технологий обучения «без преподавателя». В отличие от обычного (бумажного) учебника электронный учебник может и должен обладать «несколько большим интеллектом», поскольку компьютер может имитировать некоторые аспекты деятельности преподавателя (подсказывать в нужном месте в нужное время, дотошно выяснять уровень знаний и т.п.). Он должен содержать весь необходимый (и даже более) учебный материал по определенной дисциплине. Только наличие полного учебного материала по дисциплине может обеспечить успешное обучение по электронному учебнику. Наличие же «интеллектуальных аспектов» в электронном учебнике не только компенсирует его недостатки (использование только на компьютере), но и дает ему значительные преимущества перед бумажным вариантом (быстрый поиск необходимой информации, компактность, дешевизна и т.д.). Электронный учебник может быть, с одной стороны, в значительной степени автономным, а с другой стороны - может отвечать некоторым стандартам по своей внутренней структуре и форматам содержащихся в них информационных данных, что обеспечит возможность легко и быстро набирать необходимый комплект учебников, связанных в единую обучающую систему.

Создание электронных учебников основывается на двух компонентах: методически обработанном контенте и информационных технологиях создания учебника.

При подборе контента эффективно опираться на человеческие знания в целом и каждого отдельного индивидуума имеют сложную иерархическую структуру, подобную структуре материального мира.

Как структура материи от элементарных частиц восходит к сложным объектам окружающего нас мира, точно также и знания, основываясь на самых простейших понятиях, восходят до сложнейших понятий, ранее не известных закономерностей окружающего нас мира (открытий).

Процесс обучения можно рассматривать, как происходящий в одном человеке, но в главном ничем не отличающийся от приобретения знаний человечеством. Главное отличие - эхо ограниченность и определенность знаний при их изучении, в отличие от безграничности и непредсказуемости знаний о природе.

При изучении дисциплины происходит изучение новых понятий на основе уже известных. В целом, весь процесс обучения в школе строится по такому же принципу от основополагающих понятий и дисциплин к более сложным.

Обучение начинается с задания обучаемому цели обучения - изучаемой темы. Учебное пособие должно выдать все неизвестные обучающемуся знания по этой теме.

Предполагается, что учебный материал представлен множеством понятий. Для определения понятия необходимо знание других понятий, непосредственно с помощью которых, определяется изучаемое понятие (Например: чтобы изучить понятие команды, необходимо прежде изучить следующие понятия - адрес, операция, операнд, результат).

Между понятиями существует отношение включения. Каждому понятию, соответствует некоторое подмножество понятий, с помощью которых оно определяется и с которыми находится в отношении включения. Отношение включения является частично упорядоченным. Оно определяет частично упорядоченное множество понятий. Это отношение обусловливает разбиение всех понятий на подмножества (уровни знаний).

Нижний уровень составляют базовые знания. Понятия этого уровня предполагаются известными обучающемуся, и не требуют дальнейшего определения. На основе этого уровня определяются понятия на уровень выше.

На основе понятий этих уровней определяется следующий уровень понятий и так далее. Разбиением понятий дисциплины на группы и уровни создается модель знаний по дисциплине - семантическая сеть.

 

 

1.1. Информация как бытовое понятие;

1.2. Процессы;

1.3. Исторические сведения о передаче и хранении информации;

1.4. Виды и свойства объекта;

1.5. Основные понятия об электрическом токе;

2.1. Понятие информации;

2.2. Информационные процессы;

2.3. Носители информации;

2.4. Виды и свойства информации;

2.5. Логические операции;

2.6. Логические элементы;

3.1. Персональный компьютер;

3.2. Основы работы ЭВМ.

Разработка семантической сети является творческим процессом. Поэтому, аналогично тому, как после составления программы она требует отладки, так и вновь созданная семантическая сеть требует анализа и оптимизации.

Качество разработанной семантической сети можно оценить с помощью ряда показателей используемых для оценки качества данных:

– достоверность;

– кумулятивность;

– противоречивость.

Под кумулятивностью понимается свойство данных небольшого объема достаточно полно (точно) отображать действительность.

Достоверность – степень безошибочности данных.

Противоречивость – это отсутствие двух взаимоисключающих понятий.

Приведенные показатели позволяют оценить наличие явных ошибок в сети.

Обучающийся стремится изучить заданные ему темы с наибольшем пониманием и «в кротчайшие сроки». Поэтому, разработанную сеть, после ее анализа и доработки необходимо оптимизировать, так чтобы время изучения было минимально, а понимание наиболее глубоким.

Для уменьшения времени изучения необходимо оптимизировать семантическую сеть, таким образом, чтобы потребовалось меньше анализа знаний (тестирования) и сократить (если это возможно, без нарушения понимания) число понятий. Для этого существуют следующие способы:

– замена определения понятия на более простое (с меньшим числом понятий, для объяснения основного понятия);

– если одно и тоже понятие используется для объяснения нескольких понятий одного уровня, то можно обойтись одним его тестированием, а в других случаях уже брать готовый результат;

– путем сокращения типов понятий, объясняющих понятия более высокого уровня.

Следует отметить, что оптимизация не является формальной процедурой. После оптимизации, вследствие возможности привнесения человеком ошибок – семантическую сеть целесообразно проанализировать.

Этапы проектирования учебного пособия:

-Разработка структуры учебника

-Ввод структуры учебника

-Ввод фрагментов семантич. сети

-Синтез сети по уч. фрагментам

-Анализ семантической сети

-Создание библиотеки учебных фрагментов

-Учебник

-Синтез учебника

-Оптимизация семантической сети

-Коррекция семантической сети

-Система проверки знаний

 

2.2 Структура электронного учебника «Информатика»

 

Рассмотрим внешнюю структуру учебника, т.е. те его элементы, которые видит пользователь. Наш учебник ориентирован ан самостоятельную актуализацию знаний и самостоятельное изучение дисциплины. Его ценность, конечно же, прежде всего в тематическом содержании. Содержание учебника в дальнейшем послужит обучающемуся базовыми знаниями, которые он должен подтвердить при преподавателе (что наиболее вероятно). Поэтому надо чтобы в нем один и тот же содержательный материал был представлен в трех видах:

1) изложение в виде текста, рисунков, таблиц, графиков и т.п. (т.е. в обычном «книжном» виде, хотя здесь могут присутствовать и элементы не свойственные бумажным учебникам, такие как анимация, видеовставки, звуковые фрагменты, возможность поиска информации по фрагменту текста);

2) схемокурс – сокращенное графическо-текстовое представление содержания учебника, помогающее понять структуру учебного материала, идеи, заложенные в нем, и сопоставляющее отдельные фрагменты содержания учебника с некими графическими образами, способствующими ассоциативному запоминанию;

3) тестовая система самопроверки (самоконтроля) – содержание учебного материала в виде вопросов и ответов. Эта же база данных может быть использована для проведения промежуточного и итогового контроля знаний.

Такое тройное представление одного и того же материала создает хорошую повторяемость материала для его лучшего повторения и запоминания.

А теперь подробнее о структурных элементах учебника. В статье Иванова В.Л. «Структура электронного учебника» сказано, что учебник должен содержать:

– обложку;

– титульный экран;

– оглавление;

– аннотацию;

– полное изложение учебного материала (включая схемы, таблицы, иллюстрации, графики);

– краткое изложение учебного материала (возможно в виде схемокурса);

– по возможности дополнительную литературу, не только список, но и тексты;

– систему самопроверки знаний;

– систему рубежного контроля;

– функцию поиска текстовых фрагментов;

– список авторов;

– словарь терминов;

– справочную систему по работе с управляющими элементами учебника;

– систему управления работой с учебником.

Учебник может иметь:

– функцию закладки;

– функцию блокнота.

Стоит упомянуть еще об одном хорошем требовании к оформлению электронного учебника: все материалы учебника и его программное обеспечение должно содержаться на одном лазерном диске, обеспеченном автозапуском. На жестком диске пользователя могут находиться только данные и информация, которые создает сам пользователь [22, с. 12].

Теперь перейдем к описанию составных частей электронного учебника.

Обложка должна быть по возможности красочной. Для этого можно оформить ее с помощью графических вставок и фонов, анимации или видеовставок.

Наличие аннотации – это хороший тон при создании любого учебника. Аннотация может быть помещена непосредственно на обложке учебника.

Титульный экран содержит название учебника, информацию о вышестоящей организации, об авторских правах, об аттестованности учебника, о дате издания, об организации-разработчике учебника, о местоположении информации об авторах и т.п.

Содержание является очень важным структурным элементом электронного учебника. С одной стороны оно должно быть достаточно подробным, чтобы обеспечивать оперативный доступ к сравнительно небольшим содержательным частям учебника, а с другой стороны – максимально обозримым, т. е. занимать на один – два экрана.

Кроме того, содержание (приложение А) должно обеспечивать доступ:

1) к системе самопроверки знаний;

2) к системе рубежного контроля;

3) к функции поиска части содержания учебника по текстовому фрагменту;

4) к словарю терминов и определений;

5) к списку дополнительной литературы, а также иметь органы управления, позволяющие:

– переходить к любой части учебника;

– заканчивать работу с учебником;

– возвращаться к титульному листу.

Необходимое условие создания хорошего электронного учебника – наличие в нем полного учебного материала, а именно: текста, графиков, таблиц, иллюстраций, анимационных и видео вставок, звуковых фрагментов. На каждой странице учебника в явном виде должны быть представлены только текст, небольшие графические элементы, вставленные непосредственно в текст, краткое содержание текущей страницы, а также элементы управления процессом изучения материала.

Возможно, было бы правильнее размещать все графические составляющие содержания непосредственно по контексту, но, во-первых, это зачастую недостижимо (даже для бумажных учебников), а во-вторых, это в значительной степени ухудшает формализацию процедуры формирования учебника и, следовательно, уменьшает степень автоматизации его разработки. Все крупные графические элементы страницы по возможности должны размещаться таким образом, чтобы не загораживать ту часть текста, которая относится к их описанию (рисунок 12, рисунок 13), либо, используя гипертекстовые технологии, могут служить гиперссылками на полноэкранное изображение.

Электронный учебник может «сопровождаться» и бумажным учебным материалом, дублирующим содержание электронного учебника. Однако, при непосредственной работе с электронным учебником и, в частности, с системой самопроверки может появляться необходимость оперативно находить ответы на вопросы, интересующие обучающегося. Кроме того, наличие в нем полного учебного материала может сделать его совершенно достаточным для процесса обучения.

Наличие в тексте гиперссылок на различные термины и определения, на иллюстрации, таблицы, графики и т.п. делает такой учебник гораздо более удобным для процесса обучения, чем бумажный материал, а его компактность и сравнительная дешевизна делают его предпочтительным для обучающихся с помощью электронно-вычислительной техники.

Еще раз возвратимся к гиперссылкам. Под этим термином в учебнике будем подразумевать некое выделение в тексте (цветом, шрифтом, формой курсора при наезде курсора на область гиперссылки), которое дает возможность получить на экране дополнительную или поясняющую информацию, которые в данный момент не могут присутствовать на экране из-за его перегруженности основной информацией. Еще одна причина использования гиперссылок в тексте – это многократное обращение к одним и тем же информационным объектам из разных мест в учебнике. Возможно, использовать гиперссылки для переходов на другие страницы учебника, которые возможно также содержат гиперссылки с переходами на третьи страницы и т.д. Чтобы это «удобство» не нарушало последовательность изложения материала учебника разработчику необходимо продумать систему навигации учебника, содержание и организация которых должны провести обучающегося по некоторому заранее определенному маршруту усвоения знаний. При этом необходимо придерживаться требованиям уменьшения семантической нагрузки на наиболее удаленные гиперссылки, т.е. чем дальше гиперссылка, тем к меньшей порции информации она приводит. Гиперссылка расположенная в конце большой «ветви» системы гипертекста может содержать определение, рисунок, видеоролик на 10-15 секунд, а не целый раздел. Иначе обучаемый забудет цель переходов по системе гиперссылок. Предельным количеством гиперссыло