search icoico arrow

Разработка компьютерных учебников и обучающих систем (информация о новой книге)

Информационные технологии (ИТ) в образовании приобретают все более существенное значение. Современный учебный процесс сложно представить без использования компьютерных учебников, задачников, тренажеров, лабораторных практикумов, справочников, энциклопедий, тестирующих и контролирующих систем и других компьютерных средств обучения (КСО).
Создание КСО – перспективная область деятельности для преподавателей, ученых, методистов, специалистов по ИТ. В то же время построение КСО объективно является непростой задачей, имеющей творческий характер и требующей участия высококвалифицированных специалистов в разных областях знаний. Организация массовой и эффективной разработки КСО с широким вовлечением в нее преподавателей невозможна без использования инвариантной к предметной области (ПО) методологии осуществления подобных проектов, охватывающей психолого-педагогические, математические, программно технические, технологические, организационные и экономические аспекты.

Основа такой методологии предложена в книге А.И. Башмакова и И.А. Башмакова "Разработка компьютерных учебников и обучающих систем" (М.: Информационно-издательский дом "Филинъ", 2003, 616 с.). Она рассмотрена применительно к базовым видам КСО для теоретической и технологической подготовки – компьютерным учебникам (КУ) и компьютерным обучающим системам (КОС).

В книге описан полный цикл построения КУ и КОС, начиная от разработки технико-экономического обоснования и заканчивая формированием дистрибутива продукта и подготовкой материалов для его распространения. Основной акцент сделан на стадии концептуального проектирования, на которой формируется облик КУ (КОС), определяется его содержательная направленность, специфицируются ключевые функции и важнейшие характеристики, вырабатываются принципиальные дидактические и программно-технические решения.

Книга будет полезна как профессионалам, за плечами которых опыт создания и внедрения многих реальных продуктов, так и начинающим разработчикам КСО, а также преподавателям и специалистам по ИТ, только планирующим начать деятельность в этой области. Последним она даст представление о содержании подобной деятельности и поможет принять обоснованный выбор в пользу участия или неучастия в соответствующих проектах.
Еще одна категория читателей – преподаватели и организаторы учебного процесса. Им книга позволит лучше узнать возможности КСО, ознакомиться с основами компьютерной дидактики, а также принципами и перспективами организации учебного процесса на базе данной технологии.

Используя традиционную в таких случаях фразу, можно сказать, что книга рассчитана на широкий круг читателей:

действующих разработчиков КСО;
специалистов, которые могли бы участвовать в создании КСО (потенциальных разработчиков);
специалистов, применяющих или заинтересованных в применении КСО в своей профессиональной деятельности (преподавателей и организаторов учебного процесса).
Основное внимание в книге уделено:

месту КУ и КОС в системе разновидностей КСО, а также их роли в учебном процессе;
концептуальному проектированию КУ и КОС;
эффективной организации деятельности коллектива разработчиков КУ (КОС);
подготовке интеллектуального продукта (КУ или КОС) к распространению.
Выходные данные, развернутая аннотация и содержание книги размещены в Internet по адресу: unicor.ru/book.

Ниже опубликованы выдержки из книги, посвященные разработке структуры КУ (КОС). Из текста исключены положения, для понимания которых необходим материал, изложенный в других разделах книги.

Детализация программы курса и разработка структуры КУ (КОС)

Детализация программы курса предусматривает раскрытие вопросов, входящих в его выделенные тематические компоненты, оценивание их объемных характеристик и декомпозицию содержания на структурные единицы, ассоциируемые с иерархическими уровнями учебного материала.

Ценность КУ (КОС) возрастает, если в нем реализованы возможности, обеспечивающие вариативность применения. С точки зрения содержания вариативность включает три аспекта:

ориентацию на разную глубину усвоения учебного материала;
ориентацию на разные специальности и программы смежных курсов;
ориентацию на разную исходную подготовленность обучаемых.
Для отражения вариативности следует ввести уровни использования КУ (КОС), соответствующие значениям параметров, которые выражают указанные аспекты. Детализация программы производится с учетом этих уровней: каждому элементу содержания приписывается не один, а несколько наборов оценок объемных характеристик, связанных с ними. Например, если определено три уровня глубины усвоения учебного материала (минимальный, средний и максимальный), то для данного элемента содержания нужно привести три оценки объемных характеристик: O1, O2 и O3 (рис. 1). Если же в КУ (КОС) планируется включить материал для восстановления знаний по соответствующей тематике, требуется оценить и его объемные характеристики Oв.



Существуют два базовых принципа декомпозиции содержания КУ (КОС):

тематический;
временной (по решаемым педагогическим задачам, выполняемым учебным мероприятием).
Результатом декомпозиции в соответствии с первым принципом является иерархическая структура, аналогичная оглавлению традиционного учебника. В рамках КУ (КОС) она воплощается в блоке содержания. Тематическая структура отражает состав и подчиненность основных компонентов содержания, способствуя формированию целостного представления о курсе. Ее главный недостаток заключается в отсутствии методических ориентиров для обучаемого и преподавателя, регламентирующих порядок работы с КУ (КОС) и позволяющих оценивать выполнение учебного графика.

При использовании второго принципа декомпозиции содержание КУ (КОС) подразделяется на последовательность структурных единиц, ассоциируемых с учебными занятиями и мероприятиями: лекциями, упражнениями, рубежными контролями и т.п. Такая структура является методически ориентированной и традиционной для организованного образования. Однако она также не свободна от недостатков. Во первых, названия структурных единиц могут скрывать суть входящих в них положений и смысловые соотношения между ними. Во вторых, она соответствует некоторой фиксированной методике, не учитывающей вариативность применения КУ (КОС).

Высказанные соображения обусловливают необходимость использования комбинации рассмотренных принципов. Сначала содержание декомпозируется по тематическому основанию, а затем на образованную иерархическую структуру накладывается временно'е деление, отражающее методические ориентиры. Фрагмент результирующей структуры иллюстрирует рис. 2. Она состоит из двух частей: левая представляет тематическую декомпозицию, правая – временную. Для обеспечения вариативности применения КУ (КОС) вторая составляющая должна быть динамической, т.е. устанавливаться не жестко, а определяться, исходя из уровня использования КУ (КОС): целей, поставленных перед обучаемым в персональном задании, его исходной подготовленности и индивидуальных особенностей.



Прежде чем начинать декомпозицию, необходимо решить следующие три вопроса:

определить глубину тематического деления, т.е. количество вычленяемых иерархических уровней учебного материала;
выбрать названия типов структурных единиц, соответствующих этим уровням;
определить форму представления структурных единиц содержания.
При оценке глубины тематической декомпозиции обычно учитывают только промежуточные иерархические уровни. Рекомендуется вводить не более трех таких уровней. Если первый уровень является очень крупным, отражающим разбиение курса на 2-3 большие части, допустимо выделить четыре уровня.

Названия типов структурных единиц, соответствующих иерархическим уровням, могут быть разные. Необходимо избегать названий, ассоциируемых с видами учебных занятий (лекция, семинар, урок и т.д.) и полиграфическими технологиями (книга, том).

Определение формы представления структурных единиц содержания связано с тем, какую технологию поддерживает авторский инструментарий, который планируется использовать. Существуют два базовых технологических направления:

подход, основанный на кадрах;
подход, основанный на страницах 1.
В рамках первого подхода компоненты, реализующие структурные единицы учебного материала, подразделяются на кадры2 и модули3. Кадр – это совокупность информационных объектов (текста, графики, аудио- и видеоданных, элементов пользовательского интерфейса и др.), представляющих фрагмент содержания курса. Особенностью кадра является то, что, как целостное образование, он не протягивается, а может включать только отдельные протягиваемые области. Объекты кадра извне не адресуются, они доступны лишь изнутри него. Обращение к кадру вызывает вывод его визуализируемой части на экран в соответствующем окне КУ (КОС) и инициирует действия входящих в него воспроизводимых объектов.

Модуль – это структурный компонент, содержащий множество кадров, множество ссылок на подчиненные модули и описание связей (отношений) между этими кадрами и модулями. Модуль имеет один вход и несколько выходов. При обращении к модулю осуществляется переход к кадру или подчиненному модулю, связанному со входом. Возврат из модуля в подчиняющий модуль происходит при выполнении перехода по связи, ведущей в один из его выходов.

Соотношение между кадрами и модулями можно сравнить с соотношением между файлами и каталогами операционной системы. Собственно учебный материал (предметная информация) представляется в кадрах. Модули служат для фиксации связей, объединяющих входящие в них компоненты. Иерархическая система модулей отражает тематическую декомпозицию учебного материала (рис. 4). Содержанию КУ (КОС) в целом и промежуточным (т.е. декомпозируемым) структурным единицам (главам, разделам и т.п.) соответствуют модули. Кадры реализуют структурные единицы, не имеющие подчиненных, к какому бы иерархическому уровню они ни относились. Например, введение в главу представляется в кадре, который принадлежит ассоциируемому с ней модулю, т.е. располагается на промежуточном уровне.

Кадр может включать ссылки на другие кадры и подчиненные модули, непосредственно входящие в данный модуль. Важно, что эти ссылки определяются не только в кадре, но и отражаются на уровне модуля. Выделение компонентов для явного описания отношений между структурными единицами содержания курса как самостоятельных информационных объектов – ключевая особенность рассматриваемого подхода. Благодаря ей система подобных отношений становится более "прозрачной". Это способствует упрощению реализации сложно структурированного учебного материала и обеспечивает возможность динамического манипулирования отношениями в процессе функционирования КУ (КОС).

Модули могут формироваться параллельно, независимо друг от друга. Разбиение учебного материала на модули служит естественным основанием для распределения работ по исполнителям. Поскольку отношения между соподчиненными модулями задаются на уровне подчиняющего модуля, для интеграции приложения или его части (главы, раздела) не требуется спускаться вглубь составляющих их модулей и переопределять связи внутри них. Это существенно облегчает объединение информационных компонентов, созданных разными исполнителями.

В рамках второго технологического направления существует единственная форма представления структурных единиц учебного материала, называемая страницей 4. Страница включает в себя совокупность информационных объектов, отражающих фрагмент содержания курса, и множество ссылок на другие страницы. Эти ссылки реализуют отношения, которые связывают структурную единицу, соответствующую данной странице, с подчиняющей, подчиненными и соподчиненными структурными единицами, а также с учебно-тренировочными задачами и внешними КСО. Таким образом, система отношений, в которых участвуют структурные единицы содержания КУ (КОС), инкапсулирована в страницах, а отношения разных типов реализуются одинаково.

Прототипом страницы является электронный документ. В отличие от кадра визуализируемая часть страницы может протягиваться как единое целое, за счет чего ее объем, как правило, превышает объем кадра, т.е. страница – потенциально более крупное образование.

Страница может включать фрагменты, адресуемые как изнутри нее, так и извне. Обращение к такому фрагменту вызывает вывод содержащей его страницы на экран в соответствующем окне КУ (КОС) и ее протяжку к началу этого фрагмента.

Если оценивать трудозатраты на формирование информационных компонентов КУ (КОС) в человеко-днях на единицу объема эквивалентного бумажного пособия и не учитывать работы по интеграции информационных компонентов, данный подход имеет преимущество, обусловленное присущей ему однородностью, а также большей емкостью страницы по сравнению с кадром. Другое его достоинство связано с обеспечением более простой реализации функций полнотекстового поиска и печати учебного материала.

Сопоставление рассмотренных технологических направлений позволяет сформулировать следующие рекомендации по выбору одного из них в зависимости от характера выполняемого проекта. Если учебный материал имеет значительный объем и сложно структурирован (т.е. включает большое число разнообразных связей), а в работах по формированию информационных компонентов будет участвовать более двух исполнителей, следует использовать подход, основанный на кадрах. При среднем и малом объеме учебного материала, относительно несложной его структуризации (преобладании линейных просмотровых последовательностей), ограниченном количестве исполнителей, осуществляющих формирование информационных компонентов, и необходимости максимально быстрой реализации продукта предпочтительнее подход, основанный на страницах.

Тематическая декомпозиция должна производиться с учетом оценок контактного времени, соответствующего вычленяемым структурным единицам. Следует стремиться к равномерному разбиению содержания курса, т.е. выделению частей, сопоставимых по объему. В результате декомпозиции не должно быть больших неструктурированных фрагментов учебного материала. Например, недопустимо, если контактное время одного подраздела составляет один час, а другого – 10 часов.

Идентификаторы декомпозируемых структурных единиц представляются в блоке содержания КУ (КОС) и обеспечивают доступ к соответствующему учебному материалу. Эти идентификаторы состоят из трех компонентов: названия типа структурной единицы, указывающего на ее принадлежность к определенному иерархическому уровню (глава, раздел и т.д.), цифрового или алфавитно цифрового индекса и предметного названия. Например, "Раздел 4.2. Понятие алгоритма". Первый компонент может опускаться. При использовании подхода, основанного на страницах, в блок содержания также могут включаться идентификаторы структурных единиц, не имеющих подчиненных, при этом название их типа (слово "страница" или "статья") не приводится.

Вернемся к проблеме обеспечения вариативности применения КУ (КОС). Уровни использования, на которые рассчитан продукт, могут отражать как иерархические структурные отношения, так и просмотровые последовательности. В первом случае дифференцирование по уровням осуществляется уже на этапе тематической декомпозиции, в результате чего промежуточные структурные единицы (как правило, предпоследнего иерархического уровня) ассоциируются с уровнями использования КУ (КОС). Существуют два способа реализации данного подхода: статический и динамический. Статический способ связан с представлением в блоке содержания информации об уровнях использования соответствующих структурным единицам учебного материала. Например, на рис. 2 идентификаторы разделов для восстановления знаний 1.1 и 2.1 выделены курсивом, а идентификатор пропускаемого раздела 1.5, включающего материал повышенной сложности, помечен жирным шрифтом. При втором способе тематическая декомпозиция, как и временная, является динамической, формируемой в расчете на конкретный вариант применения. В этом случае тематическая часть блока содержания включает идентификаторы только необходимых (т.е. релевантных текущему уровню использования продукта) структурных единиц, а их номера переиндексируются.

Сравнивая два подхода, можно сказать, что представление уровней использования КУ (КОС) просмотровыми последовательностями проще в содержательном и методическом отношениях, но требует существенно больших трудозатрат. При выборе способа реализации следует иметь в виду, что современные авторские инструментальные средства не обеспечивают возможность динамического перестроения иерархической структуры учебного материала, поэтому данную функцию придется воплощать программистам, участвующим в проекте.

Разработка структуры КУ (КОС) предусматривает определение набора информационных компонентов, ассоциируемых с учебным материалом, но не охватываемых его иерархической декомпозицией. Поскольку такие компоненты не связываются с конкретными структурными единицами, они называются общими. К их числу относятся блок содержания, словарь (глоссарий), указатели и тезаурус. Блок содержания, выступающий в качестве интерактивного представления тематической структуры курса, является обязательной составляющей КУ (КОС). Целесообразность реализации прочих общих информационных компонентов зависит от объема курса и характера его содержания. В частности, чем больше в нем вводится определений, и чем шире множество используемых понятий, которые должны быть известны из других курсов, тем актуальнее разработка словаря. Глоссарий отличается от словаря тем, что в него включаются толкования только наиболее специфичных для рассматриваемой ПО и потенциально малопонятных для среднего обучаемого терминов.

Тематическая декомпозиция фиксирует систематизацию учебного материала по определенным основаниям. Для отражения альтернативных систематизаций, полезных для решения педагогических задач, служат указатели. Указатель представляет собой упорядоченную установленным образом последовательность информационных объектов (слов, выражений, обозначений и т.п.), ссылающихся на структурные единицы, в которых эти объекты упоминаются (определяются, описываются). В зависимости от характера объектов указатели подразделяются на предметные, именные (содержат информацию о персоналиях), событийные (отражают сведения о событиях и датах), библиографические и др. По принципу упорядочения различают алфавитные, хронологические, систематические и прочие виды указателей. В качестве примера реализации событийного хронологического указателя можно привести шкалу времени, используемую для доступа к учебному материалу в КСО по таким гуманитарным дисциплинам, как история, философия, культурология и др.

Упорядоченный перечень терминов, в котором отражены семантические отношения между ними, называется тезаурусом. Каждому отношению приписывается явно указываемый тип. Наиболее часто в тезаурусах представляются следующие типы отношений: род – вид, целое – часть, процесс – подпроцесс, цель – средство (способ), класс –элемент, свойство – значение, синоним, ассоциация. Моделью тезауруса служит семантическая сеть. В электронном тезаурусе отношения реализуются гиперссылками, позволяющими осуществлять навигацию по понятийной сети, переходя от термина к термину. При этом, в отличие от обычных гиперссылок (например, в web-странице), пользователю доступна информация о том, в каких смысловых отношениях находятся текущий и связанные с ним термины, к которым можно перейти. Данная особенность существенно упрощает ориентацию в семантическом пространстве терминов, представляющих рассматриваемую ПО.

Традиционный тезаурус не содержит определений терминов, однако в КСО, как правило, воплощаются тезаурусы, интегрированные с толковыми словарями. Подобные информационные компоненты одновременно выступают в качестве словаря, тезауруса и указателя.

Поскольку тезаурус отражает типизированные семантические отношения между понятиями изучаемой ПО, он является мощным средством систематизации знаний. Его реализация в КУ и объемных КОС принесет существенную пользу. В то же время следует помнить, что построение тезауруса – весьма непростая методологическая задача.

Наряду с общими информационными компонентами доступ к содержанию курса могут обеспечивать:

средства поиска учебного материала;
средства для работы с закладками;
средства для работы с "историей".

На данном этапе концептуального проектирования КУ (КОС) необходимо принять решение о целесообразности реализации соответствующих функций. Общие рекомендации, касающиеся этого вопроса, таковы. Возможности поиска и закладок полезны при большом объеме курса или его сложной структуризации. Актуальность средств поиска возрастает в случае отсутствия указателей. Функции для работы с "историей" следует предусматривать, если учебный материал сложно структурирован. Заметим, что реализация "истории" требует, чтобы все структурные единицы имели предметные названия (при использовании подхода, основанного на кадрах, предметные названия обычно приписываются только декомпозируемым структурным единицам).

Детализируя программу курса и определяя структуру КУ (КОС), необходимо также стараться обеспечить как можно более длительное время жизни продукта (в смысле сохранения актуальности его содержания). Особенно остро эта проблема стоит при разработке КУ по таким быстро развивающимся направлениям, как информационные технологии, финансовый менеджмент, биотехнологии, экономическое законодательство и др. Основные подходы к ее решению заключаются в повышении степени общности учебного материала, разделении его на составляющие по срокам актуальности и упрощении условий для замены устаревающих частей. При неудачной тематической декомпозиции вопросы с разными сроками актуальности равномерно распределены по содержанию и сочетаются друг с другом в рамках одних и тех же структурных единиц. В этом случае для обновления КУ (выпуска его новой версии) потребуется его полная переработка.

Материал, имеющий частный характер и небольшой срок актуальности, может быть вынесен из КУ во внешние КОС. Рассмотрим следующий пример. Пусть необходимо представить в КУ "Информатика" сведения о работе с распространенными редакторами текстов Word и электронных таблиц Excel. Поскольку новые версии этих продуктов выходят каждые два-три года, бессмысленно описывать в КУ их текущие реализации. Для обеспечения приемлемого времени жизни КУ целесообразно отразить в нем общие принципы, методы и приемы, связанные с использованием средств данных классов, введя разделы "Технология подготовки текстовых документов" и "Технология работы с электронными таблицами". Особенности конкретных версий Word и Excel следует изложить в компактных (так как все общие моменты уже описаны) внешних КОС. По мере появления новых версий Word и Excel эти КОС должны перерабатываться (обновляться). В силу их небольших объемов решение данной задачи требует существенно меньших затрат по сравнению с выпуском новой версии КУ.

Подчеркнем, что повышение общности содержания курса не означает сокращения его объема за счет отказа от рассмотрения частных вопросов. Речь идет о грамотном распределении учебного материала, представляемого в КУ и сопряженных с ним КОС.

Отличительными чертами КУ являются системность и относительная полнота содержания. Более того, при ориентации на разные уровни использования применительно к некоторым уровням содержание обладает избыточностью. Полнота особенно важна в условиях дистанционного обучения, когда может существовать дефицит учебного материала. Приведенный пример показывает, что для воплощения данных качеств не обязательно сосредотачивать весь материал в рамках одного КУ. Разумной альтернативой является построение программного комплекса, состоящего из КУ и набора небольших КОС, в котором КУ выступает в качестве опорного, стержневого средства, обеспечивающего формирование целостного представления о предмете и включающего ссылки на рекомендуемую литературу и КОС для более детального изучения отдельных вопросов.

Как видим, структуризация охватывает не только декомпозицию учебного материала на структурные единицы, но и определение состава программного комплекса, ядром которого служит КУ. Наряду с КОС, отражающими частные положения курса с небольшим сроком актуальности, компонентами подобного программного комплекса могут быть:

внешние компьютерные средства контроля знаний;
КОС для восстановления знаний, необходимых для усвоения курса;
компьютерный справочник, воплощающий словарь, глоссарий или тезаурус по курсу;
средства моделирования изучаемых объектов и процессов.
Реализация части содержания и ряда функций КУ во внешних программных компонентах (КСО) осуществляется в целях:

повышения времени жизни КУ;
обеспечения возможности автономного использования выделяемых компонентов (если это имеет смысл);
упрощения обновления материала, теряющего актуальность;
расширения применимости КУ (например, за счет подключения разных моделирующих средств).
Начиная работу с КУ (КОС), обучаемый затрачивает некоторое время на ознакомление и понимание логики изложения материала. Очевидно, что эта логика должна быть единой в рамках продукта, т.е. соблюдаться во всех его компонентах. В противном случае при переходе от одного компонента к другому обучаемому придется каждый раз тратить время и силы на адаптацию к новой логике. Одна из задач концептуального проектирования КУ (КОС) состоит в определении типовых, унифицированных структур единиц учебного материала, ассоциируемых с промежуточными иерархическими уровнями (главы, раздела и др.).

Унификация структуры главным образом касается начальных и завершающих блоков промежуточных единиц. Примеры типовых структур главы и раздела приведены на рис. 5 и 6. На практике могут использоваться и другие типовые структуры. Например, рубежные контроли могут быть предусмотрены в разделах, а вопросы и задания для самопроверки вынесены в подразделы и т.п. Главное, чтобы определенные типовые структуры были едиными для всего продукта.

1. Используемая здесь интерпретация указанных понятий отличается от их соотношения в технологии HTML, в которой кадром называется фрагмент страницы.
2. Раньше в КСО, ориентированных на большие ЭВМ, а также функционирующих на ПЭВМ под управлением операционной системы MS DOS, вместо понятия "кадр" часто использовалось понятие "экран". В настоящее время такое употребление данного термина считается устаревшим.
3. Имеется в виду не программный, а информационный модуль. В некоторых инструментальных средствах соответствующий компонент называется коллекцией.
4. В некоторых инструментальных средствах эта форма называется статьей или темой.

Последние комментарии

    Комментариев не найдено, вы можете оставить первый комментарий!

Оставить комментарий

Ваше имя:

Почта:

Комментарий:

© 2000-2013 Academy.kiev.ua. Все права на любые материалы, опубликованные на сайте, защищены в соответствии с украинским и международным законодательством об авторском праве и смежных правах.