Проект создания мультимедийной интерактивной обучающей системы по курсу «Программирование и основы алгоритмизации» для студентов ФАПИ

 

 

1.2. Техническая и технологическая сущность задачи

 

Мультимедийные технологии обогащают процесс обучения, позволяют сделать обучение более эффективным, вовлекая в процесс восприятия учебной информации большинство чувственных компонент обучаемого. (рис.1.2)

Рис. 1.2.  Мультимедийная среда

 

Сегодня мультимедиа-технологии — это одно из перспективных направлений информатизации учебного процесса. В совершенствовании программного и методического обеспечения, материальной базы, а также в обязательном повышении квалификации преподавательского состава видится перспектива успешного применения современных информационных технологий в образовании. [15]

Программирование — процесс создания компьютерных программ.

В узком смысле (так называемое кодирование) под программированием понимается написание инструкций (программ) на конкретном языке программирования (часто по уже имеющемуся алгоритму — плану, методу решения поставленной задачи). Соответственно, люди, которые этим занимаются, называются программистами (на профессиональном жаргоне — кодерами), а те, кто разрабатывают алгоритмы — алгоритмистами, специалистами предметной области, математиками.

В более широком смысле под программированием понимают весь спектр деятельности, связанный с созданием и поддержанием в рабочем состоянии программ — программного обеспечения ЭВМ. Иначе это называется «программная инженерия» («инженерия ПО»). Сюда входят анализ и постановка задачи, проектирование программы, построение алгоритмов, разработка структур данных, написание текстов программ, отладка и тестирование программы (испытания программы), документирование, настройка (конфигурирование), доработка и сопровождение. [13]

Программирование для ЭВМ основывается на использовании языков программирования, на которых записывается программа. Чтобы программа могла быть понята и исполнена ЭВМ, требуется специальный инструмент — транслятор. [2]

Алгоритм — набор инструкций, описывающих порядок действий исполнителя для достижения результата решения задачи за конечное число действий. В старой трактовке вместо слова «порядок» использовалось слово «последовательность», но по мере развития параллельности в работе компьютеров слово «последовательность» стали заменять более общим словом «порядок». Это связано с тем, что работа каких-то инструкций алгоритма может быть зависима от других инструкций или результатов их работы. Таким образом, некоторые инструкции должны выполняться строго после завершения работы инструкций, от которых они зависят. Независимые инструкции или инструкции, ставшие независимыми из-за завершения работы инструкций, от которых они зависят, могут выполняться в произвольном порядке, параллельно или одновременно, если это позволяют используемые процессор и операционная система. [8]

Весь функционал, которым обладают современные системы обучения можно разделить на три основных блока:

• управление обучением;
• обеспечение взаимодействия участников учебного процесса;
• разработка учебного контента.

В рамках блока «управления обучением» системы обучения предоставляют следующие основные функциональные возможности:

• управление компетенциями;
• автоматизированное формирование учебных программ;
• управление профилями пользователей;
• управление доступом к дистанционным курсам и тестам;
• журналирование деятельности пользователей;
• обеспечение технической и методической поддержки пользователей;
• формирование отчетов;
• анализ процесса обучения.

В рамках блока «обеспечения взаимодействия участников учебного процесса» системы дистанционного обучения предоставляют следующие основные средства организации общения пользователей:

• форум;
• чат;
• видеоконференция;
• блог;
• Wiki;
• виртуальная классная комната;

Третий блок «разработка учебного контента» содержит набор инструментов, которые решают широкий диапазон задач. От создания простых тестов для проведения тестирования слушателей, до разработки сложных мультимедийных курсов. Однако, необходимо отметить, что не все системы включают в себя средства разработки учебного контента, справедливо предполагая, что в качестве средств разработки могут использоваться программные продукты сторонних производителей. [1]

 

 

1.3. Обоснование необходимости и цели использования вычислительных и телекоммуникационных средств для решения задачи

 

Процесс создания электронного курса можно разделить на три этапа:

1. проектирование курса;
2. подготовка материалов для курса;
3. компоновка материалов в единый программный комплекс.

Планирование педагогического сценария предполагает четкое видение автором образовательного пространства учебной дисциплины, его умение определить педагогические технологии в соответствии с особенностями целевых учебных групп, тщательное проектирование содержания учебной деятельности. Для решения этих задач на этапе проектирования преподаватель должен подготовить развернутую программу учебной дисциплины, подобрать учебный материал, составить электронный текст, который станет основой построения мультимедиа курса, и разработать методическое пособие по изучению курса. [10]

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис.1.3. Требования к преподавателю

 

Подготовив все необходимые компоненты педагогического сценария, преподаватель должен определить наиболее эффективные траектории изучения курса с учетом индивидуальных особенностей восприятия материала, в зависимости от образовательного уровня учащихся, наличия или отсутствия базовых знаний в предметной области. [8]

Как правило, при разработке педагогического сценария для консультаций привлекаются специалисты: методисты, психологи, программисты. После разработки сценария определяются типы носителей, на которых будет размещаться курс: компакт-диски, видео- и аудиокассеты, книги. При этом следует учитывать и возможности потенциальных потребителей, каким техническим и программным обеспечением они располагают.[12]

Затем определяется набор технологий и инструментальных средств, необходимых для создания курса.

Технологический сценарий - это описание информационных технологий, используемых для реализации педагогического сценария. В технологическом сценарии, как и в педагогическом, также реализуется авторский взгляд на содержание и структуру курса, его методические принципы и приемы его организации. Авторское представление о курсе отражает и пользовательский интерфейс - визуальное представление материала и приемы организации доступа к информации разного уровня. [9]

В сценарии необходимо выстроить материал по уровням, а также указать:

• какие компоненты мультимедиа курса будут разработаны для наиболее эффективного обучения;
• характер доступа к ним;
• авторские пожелания по дизайну;
• ключевые слова и средства навигации по материалу;
• необходимые мультимедиа приложения.

Участие преподавателя в составлении технологического сценария обеспечивает качественное решение педагогических задач, соединение в едином мультимедиа курсе педагогических и информационных образовательных технологий.[13]

В соответствии со сценарием технологических решений определяется фирма-разработчик (подготовка материалов для мультимедиа курса требует широкого спектра дорогостоящего оборудования, приобретать которое для однократного использования невыгодно, и участия специалистов по звука- и видеозаписи, актеров, дизайнера, программистов) и выясняется общая стоимость проекта.

После оценки затрат и принятия положительного решения о реализации проекта необходимо составить полный перечень задач и подробный график выполнения работ, начиная от подбора материалов и заканчивая прощальным вечером по случаю успешного завершения проекта.

Рассмотрим общее описание процессов системы обучения, реализованных в программной среде Ramus. Контекстная диаграмма показана на (рис.1.4.):

Рис.1.4. Контекстная диаграмма

 

Из контекстной диаграммы вытекает диаграмма IDEF0 (рис.1.5.).

Рис 1.5. Диаграмма IDEF0

 

К преимуществам обучающей системы можно отнести:

• Обучение в индивидуальном темпе - скорость изучения устанавливается самим учащимся в зависимости от его личных обстоятельств и потребностей.
• Свобода и гибкость - учащийся может выбрать любой из многочисленных курсов обучения, а также самостоятельно планировать время, место и продолжительность занятий.
• Доступность - независимость от географического и временного положения обучающегося и образовательного учреждения позволяет не ограничивать себя в образовательных потребностях.
• Мобильность - эффективная реализация обратной связи между преподавателем и обучаемым является одним из основных требований и оснований успешности процесса обучения.
• Технологичность - использование в образовательном процессе новейших достижений информационных и телекоммуникационных технологий.
• Социальное равноправие - равные возможности получения образования независимо от места проживания, состояния здоровья, элитарности и материальной обеспеченности обучаемого.[7] 
  Но существуют и очевидные недостатки:
• Отсутствие очного общения между обучающимися и преподавателем. То есть все моменты, связанные с индивидуальным подходом и воспитанием, исключаются. А когда рядом нет человека, который мог бы эмоционально окрасить знания, это значительный минус.
• Необходимость наличия целого ряда индивидуально-психологических условий. Для дистанционного обучения необходима жесткая самодисциплина, а его результат напрямую зависит от самостоятельности и сознательности учащегося.
• Необходимость постоянного доступа к источникам информации. Нужна хорошая техническая оснащенность, но не все желающие учиться имеют компьютер и выход в Интернет.
• Как правило, обучающиеся ощущают недостаток практических занятий.
• Отсутствует постоянный контроль над обучающимися, который для российского человека является мощным побудительным стимулом.
• Обучающие программы и курсы могут быть недостаточно хорошо разработаны из-за того, что квалифицированных специалистов, способных создавать подобные учебные пособия, на сегодняшний день не так много.
• В дистанционном образовании основа обучения только письменная. Для некоторых отсутствие возможности изложить свои знания также и в словесной форме может превратиться в камень преткновения.[10 ]

 

 

 

 

1.4. Постановка задачи

 

Цель – создать обучающую систему для студентов по курсу: «Программирование и основы алгоритмизации» в системе Moodle. Для организации изучения теоретического материала могут быть использованы следующие виды мультимедиа курсов:

• Видео лекция. Лекция преподавателя записывается на видеопленку. Методом нелинейного монтажа она может быть дополнена мультимедиа приложениями, иллюстрирующими изложение лекции. Такие дополнения не только обогащают содержание лекции, но и делают ее изложение более живым и привлекательным для студентов. Несомненным достоинством такого способа изложения теоретического материала является возможность прослушать лекцию в любое удобное время, повторно обращаясь к наиболее трудным местам.
• Мультимедиа лекция. Для самостоятельной работы над лекционным материалом могут быть разработаны интерактивные компьютерные обучающие программы. Это учебные пособия, в которых теоретический материал благодаря использованию мультимедиа средств структурирован так, что каждый обучающийся может выбрать для себя оптимальную траекторию изучения материала, удобный темп работы над курсом и способ изучения, максимально соответствующий психофизиологическим особенностям его восприятия. Обучающий эффект в таких программах достигается не только за счет содержательной части и дружеского интерфейса, но и за счет использования, например, тестирующих программ, позволяющих обучающемуся оценить степень усвоения им теоретического учебного материала.
• Традиционные аналоговые обучающие издания: электронные тексты лекций, опорные конспекты, методические пособия для изучения теоретического материала и т.д.[7]

После внедрения автоматизированной обучающей системы учебный процесс должен выглядеть следующим образом:

1. Лекции преподавателей заменены электронными лекциями, с которыми студент должен будет ознакомиться самостоятельно.
2. После изучения лекционного материала студент должен будет выполнить лабораторные работы.
3. После выполнения лабораторный работы по каждой теме пройти тестирование.

Процесс тестирования после внедрения АОС заметно упростится. Компьютер самостоятельно посчитает правильные ответы студента и выдаст результаты, которые будут записаны в файл. В файле будут все итоги тестирования студента и его оценка. На основе этих результатов преподаватель будет смотреть за успехами студентов. [2]