Обзор обучающих программ в компьютерных технологиях

Самарский Государственный  Архитектурно - Строительный Университет 

Факультет: ИСТ  
Кафедра ПМ и ВТ

Реферат: Обзор обучающих программ в компьютерных технологиях.

Выполнила: студентка 3 курса  Группы ГИП 101 Давидсон Ю.Н.  
Научный руководитель: к.т.н., доцент С.П.Безгласный.  
Методический руководитель: д.т.н., проф. С.А.Пиявский.

СОДЕРЖАНИЕ 

ВВЕДЕНИЕ  
 
1. АНАЛИЗ ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ И САЙТОВ ИНТЕРНЕТА  
1.1. КЛАССИФИКАЦИЯ ОБУЧАЮЩИХ ПРОГРАММ  
1.2. ЭЛЕКТРОННЫЙ УЧЕБНИК  
1.3. ДИАЛОГ КОМПЬЮТЕРА И СТУДЕНТА. АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ ОБУЧАЮЩАЯ ПРОГРАММА  
1.4. СТРАТЕГИЯ ИНФОРМАТИЗАЦИИ ОБРАЗОВАНИЯ В РОССИИ  
1.5. ОБУЧАЮЩИЕ ПРОГРАММЫ  
1.5.1. ИЗДАТЕЛЬСТВО ММТ и ДО, ЭЛЕКТРОННЫЕ УЧЕБНИКИ СЕРИИ TeachPro  
1.5.2. ОБУЧАЮЩИЕ ПРОГРАММЫ НА РЫНКЕ CD  
1.5.3. ОБУЧАЮЩИЕ ПРОГРАММЫ ПО МАТЕМАТИЧЕСКОЙ ЛОГИКЕ  
1.5.3.1. ЭЛЕКТРОННЫЙ УРОК "ПРЕДСТАВЛЕНИЕ ЛОГИЧЕСКИХ ФУНКЦИЙ"  
1.5.3.2. КОМПЛЕКС ПРОГРАММ ПО МАТЕМАТИЧЕСКОЙ ЛОГИКЕ  
 
2. СИНТЕЗ РЕЗУЛЬТАТОВ  
2.1. СОПОСТАВЛЕНИЕ ТОЧЕК ЗРЕНИЯ АВТОРОВ И СОБСТВЕННОЕ МНЕНИЕ  
2.2. НАЗНАЧЕНИЕ РАЗРАБАТЫВАЕМОЙ ОБУЧАЮЩЕЙ ПРОГРАММЫ  
2.3. ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К РАЗРАБАТЫВАЕМОЙ ОБУЧАЮЩЕЙ ПРОГРАММЕ  
 
3. ПЕРСПЕКТИВЫ ВОЗМОЖНОГО ПРОДОЛЖЕНИЯ РАБОТЫ  
 
4. ИСТОЧНИКИ

ВВЕДЕНИЕ 

Тема моей работы "Обзор обучающих программ в  компьютерных технологиях".  
Данная работа является реферативной и должна служить "основой" для разработки обучающей программы по курсу математическая логика.

Передо мной стояла задача :

1. Ответить на вопрос: какие существуют обучающие программы, в том числе для ВУЗов, по математическим дисциплинам, обращая особенное внимание на программы по математической логике и дискретной математике.
2. Найти как можно больше обучающих программ.
3. Составить классификацию обучающих программ.
4. Понять суть, принцип работы обучающих программ.

Таким образом, работа заключалась в поиске и  анализе материала, изучении найденных  существующих программ.

Актуальность  темы исследования. Проверенный десятилетиями, если не столетиями, традиционный подход к обучению не утратил права на существование, но в наше время его уже заметно потеснили альтернативные концепции и оригинальные методы обучения. Компьютерные программы активно внедряются (особенно в последние годы) практически во все сферы человеческой деятельности. Разработка первых обучающих программ началась с появлением первых персональных компьютеров. Современные компьютерные обучающие программы позволяют улучшить процесс обучения, помогают быстрее, глубже и интереснее передать информацию, а также проконтролировать знания, умения и навыки. Однако пока существуют и создаются "бутафорские" программы, неэффективные, увеличивающие время обучения и, как следствие, снижающие интерес к учению.

Практическая  значимость исследования состоит в том, что на основе синтеза материалов мною выделена область применения создаваемой обучающей программы по курсу математическая логика, а также требования, которые должны быть выполнены при её разработке.

1. АНАЛИЗ ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ  И САЙТОВ ИНТЕРНЕТА 

1.1 КЛАССИФИКАЦИЯ ОБУЧАЮЩИХ ПРОГРАММ

Существует множество  различных подходов к классификации  обучающих компьютерных программ, но единого мнения и соответственно общей классификации нет. В [1] предлагается 2 классификации:  
1. основывается на целях и задачах обучающих программ или режимах использования автоматизированных обучающих систем: а) иллюстрирующие; б) консультирующие; в) операционная среда; г) тренажеры; д) обучающий контроль.  
2. основывается на анализе и обобщении различных классификаций: а) тренировочные; б) наставнические; в) проблемного обучения; г) имитационные и моделирующие; д) игровые.  
Формами обучающих программ являются:  
- Электронный учебник (ЭУ)  
- Автоматизированная обучающая система (АОС)  
- Тестирующая программа

1.2. ЭЛЕКТРОННЫЙ УЧЕБНИК 

Электронный учебник (ЭУ) - компьютерное педагогическое программное средство, предназначенное для предъявления новой информации, дополняющей печатные издания, служащее для индивидуального и индивидуализированного обучения и позволяющее в ограниченной мере тестировать полученные знания и умения обучаемого.  
ЭУ может быть открытой или частично открытой системой, т.е. позволяет внести изменения в содержание и структуру, что требуется для адаптации ЭУ к конкретному ВУЗу. Модификация ЭУ должна быть разрешена только опытному преподавателю, чтобы не нарушалась общая структура и содержание. Для ограничения от несанкционированного изменения должен применяться пароль.  
Некоторые элементы ЭУ:  
1. Минимум текстовой информации. Существенное значение имеет размер, начертание шрифта, выделение слов или фраз цветом.  
2. Большое количество иллюстративного материала.  
3. Видеофрагменты, позволяющие передать в динамике процессы и явления.  
4. Аудиофрагменты.  
5. Гиперссылки по элементам ЭУ, ссылки на другие ЭУ и справочники, желательно содержание с быстрым переходом на нужную страницу. 
6. Запуск других компьютерных программ для показа примеров, тестирования и др.  
7. Возможность делать закладки в любом месте, отображать список закладок, отсортировав их в любом порядке.  
8. Список рекомендованной литературы, включающий имеющиеся в библиотеке издания, ссылки на статьи в журналах, сборники научных конференций, электронные публикации, размещенные на серверах ВУЗа или в Internet. 
ЭУ, обладающий мультимедийными и интерактивными возможностями, помогает усвоить большой по объёму и сложный материал, предъявляет необходимую информацию по запросу обучаемого, что приближает к обучению под руководством преподавателя. Постепенно расширяется круг вопросов, которые ставит ЭУ перед обучающимся, и которые можно задать программе.  
При разработке ЭУ, также как и других обучающих программ, необходимо соблюдать психологические принципы взаимодействия человек-компьютер. Нарушение может увеличить время на обучение, снизить мотивацию к учению и др. Применение ЭУ целесообразно только в комплексе с другими обучающими системами, дополняя печатные издания.  
ЭУ часто ставится в один ряд с АОС, но их нельзя полностью отождествлять.

1.3 ДИАЛОГ КОМПЬЮТЕРА И СТУДЕНТА. АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ ОБУЧАЮЩАЯ ПРОГРАММА 

Автоматизированная  обучающая система (АОС) - компьютерное педагогическое программное средство, предназначенное  для предъявления новой информации, усвоения навыков  и умений, промежуточного и итогового тестирования (экзаменования), обладающее развитой системой помощи, как  по самой обучающей  программе, так и  по изучаемому предмету, обладающее возможностью поднастройки к обучаемому (его  уровню знаний, скорости и пути продвижения  по изучаемому материалу  и т.д.), обладающее развитой системой сбора  и обработки статистической информации о каждом отдельном обучаемом, группе и потоке обучаемых, накапливающее информацию о часто встречающихся  ошибках при работе с обучающей системой и ошибках по изучаемой  теме или дисциплине.  
При разработке АОС необходимо решать комплекс проблем , включающих учебно-методические, психологические, организационные, технические, экономические аспекты, тесно связанные между собой. Подробно рассмотрены в [2] .  
АОС может представлять собой: 
- одну управляющую программу, в которой реализованы все возможности АОС;  
- комплекс взаимосвязанных программ-модулей, каждую из которых допускается использовать отдельно или запускать из единой интегрирующей оболочки.  
АОС должна включать:  
- информационные файлы, содержащие текстовую, графическую и др. информацию, используемую для предъявления в качестве новых порций знаний, файлы примеров, демонстраций, тестовых вопросов и заданий, ответов и т.д.  
- сценарий учебного процесса, базу данных студентов с сохранением пройденных тем, результатов тестирования и экзаменования. 
- базу данных нестандартных ответов и решений студентов, сохранение информации о сбоях системы и неадекватных ответах АОС на вопросы, анализ которых поможет совершенствовать АОС.  
Отличия АОС от других видов компьютерных обучающих программ:  
- развитый, интерактивный диалог между компьютерной системой и обучаемым;  
- дидактические и психологические аспекты взаимодействия "человек - компьютер"; 
- органичное сочетание технических, учебно-методических, программных и организационных обеспечений на базе компьютерных технологий и средств, предназначенных для индивидуализации обучения.  
Этапы процесса передачи информации обучаемому:  
1. привлечь внимание обучаемого к передаче новой порции информации.  
2. заинтересовать обучаемого в необходимости воспринимать ее.  
3. поддерживать заинтересованность, чтобы у обучаемого появилось устойчивое желание получать новые порции знания по предлагаемому и смежным вопросам и дисциплинам, сформировать у обучаемого внутреннюю потребность в совершенствовании своих навыков и умений.  
Существующие обучающие программы, выпускаемые многими известными компьютерными фирмами, являются ЭУ. Их нельзя использовать в реальном учебном процессе, но для самостоятельного обучения в комплексе с традиционными методиками, их применять можно и нужно.

1.4 СТРАТЕГИЯ ИНФОРМАТИЗАЦИИ ОБРАЗОВАНИЯ  В РОССИИ 

По [3] низкие темпы  информатизации образования в РФ обусловлены, в первую очередь, отсутствием  мультимедийных учебников, соответствующих  принятым образовательным стандартам, вписывающихся в учебную программу  и пригодных для использования  в образовательных учреждениях.  
Анализ объемов продаж показывает, что российские семьи готовы приобретать качественные мультимедийных обучающие программы.  
Отсутствие мультимедийных учебников есть следствие отсутствия программно-технологических комплексов для массового создания компьютерных обучающих программ. Многие программы создаются гипертекстовыми HTML системами и, в итоге, дискредитируют идею повышения эффективности обучения с помощью ПК, т.к. в них вся основная теоретическая часть изложена в текстовом виде, только частично использованы мультимедийные возможности.  
Необходимо: 
- классифицировать ЭУ по системным характеристикам;  
- разработать технические условия, обеспечивающие высокий уровень обучающих программ и их функциональных возможностей;  
- разработать систему гибких стандартов по интерфейсу, по протоколам обмена данными, чтобы в любом образовательном учреждении могли быть использованы ЭУ, созданные в различных авторских коллективах.  
Концепция создания ЭУ на основе универсальных пакетов типа MacromediaDirector или HyperMethod является тупиковой, несмотря на возможность создания преподавателем собственного ЭУ. Возникает большое количество сложных технологических проблем. Обеспечить качество и технологичность создания ЭУ в состоянии только коллектив профессионалов.  
В перспективе, через Internet-канал необходимо организовывать управление учебным процессом - текущий контроль, консультирование, тестирование и т.д.

1.5 ОБУЧАЮЩИЕ ПРОГРАММЫ 

1.5.1 ИЗДАТЕЛЬСТВО "ММТ и ДО". ЭЛЕКТРОННЫЕ  УЧЕБНИКИ СЕРИИ TeachPro

ООО "Мультимедиа  Технологии и Дистанционное Обучение" (ММТ и ДО) специализируется в  создании мультимедийных обучающих  программ. Создано более 80 наименований CD ROM-учебников для России, Западной Европы и США.  
Одно из наиболее перспективных направлений для "ММТ и ДО" - создание ЭУ серии TeachPro. TeachPro - универсальный программно-технологический комплекс, оболочка и набор инструментальных, программных средств, обеспечивающих возможности создания в кратчайшие сроки мультимедийных ЭУ на CD-ROM практически по любым дисциплинам, по школьной и вузовской программе, пригодных для занятий в классах, самоподготовки, повышения квалификации. Это учебники и "решебники" по иностранным языкам, компьютерной грамотности, математике, физике, химии и др. Подробно в [3].  
В курсах TeachPro реализован наиболее эффективный способ преподавания - наглядная демонстрация и одновременное объяснение. Обучаемый видит на экране фильм с высококачественным изображением, сопровождаемый пояснениями преподавателя. Для демонстрации используются серия статических слайдов, анимационные фильмы, имитация доски с цветными фломастерами, на которой преподаватель рисует схемы, формулы, тексты и т.п.  
Другое направление деятельности "ММТ и ДО" - создание сетевых мультимедийных обучающих программ TeachPro, предназначенных для использования в локальных сетях при групповом компьютерном обучении по принципу "клиент-сервер". Сетевые обучающие программы снабжаются системой контроля и координации процесса обучения, которая позволяет оперативно отслеживать успеваемость каждого студента, устанавливать индивидуальные уровни сложности, тестировать, принимать зачеты и экзамены.  
Достоинства учебников "ММТ и ДО":  
- большой объем озвученного учебного материала на одном CD-ROM - 40-60 часов лекций, что сопоставимо с книгой более 1000 страниц.  
- соответствие современным требованиям к обучающим программам - интерактивность, контроль пройденного материала, тестирование и оценка знаний;  
- возможность использования курсов, как в учебных заведениях, так и для самостоятельного обучения, а также в системах дистанционного обучения;  
- развернутая тестовая система по 4-5 тысяч вопросов для каждого; 
- возможность издавать или распечатывать твердые копии учебников.  
ЭУ создаются коллективом специалистов по предметной области и коллективом программистов, методистов и технологов "ММТ и ДО". Участники проекта: руководитель проекта, автор-предметник, его ассистент, 2-3 оператора по обработке данных (дизайн, анимация, обработка и архивация данных). Качество ЭУ многократно возрастает за счёт выполнения всех технологических процедур на профессиональном уровне. В зависимости от сложности и насыщенности материала разрабатываемого курса требуется примерно 3-4 месяца.

1.5.2 ОБУЧАЮЩИЕ ПРОГРАММЫ НА РЫНКЕ  CD

Статья [4] посвящена  обзору обучающих компакт-дисков. В  ней рассмотрены:  
1. Практический курс Internet Explorer 5.0. Издатель "Кирилл и Мефодий".  
2. 1C:Репетитор. Русский язык. Издатель 1C.  
3. Решебник по математике. Издатель Руссобит-М.  
4. Химия общая и неорганическая. Издатель Республиканский мультимедиа центр.  
5. Общая биология. Издатель Росучприбор. 
6. TeachPro Win&Office 2000. Издатель "ММТ и ДО"  
7. Практический курс Outlook Express. Издатель "Кирилл и Мефодий".  
8. Adobe Photoshop: Шаг за шагом. Издатель Руссобит-М.  
9. Диктант. Репетитор русского языка. Издатель Равновесие Медиа.  
К моему сожалению и авторов [4], нового способа обучения или запоминания целого учебника, к примеру, за 10 минут, так и не придумали. Обучающие компакт-диски могут порадовать современного ученика и подучить, в том числе азам компьютерной грамотности, но в основном бесполезны.

1.5.3 ОБУЧАЮЩИЕ ПРОГРАММЫ ПО МАТЕМАТИЧЕСКОЙ  ЛОГИКЕ

1.5.3.1 ЭЛЕКТРОННЫЙ УРОК "ПРЕДСТАВЛЕНИЕ  ЛОГИЧЕСКИХ ФУНКЦИЙ" 

Электронный урок [5] позволяет изучить одно из базовых понятий алгебры логики - формы представления логических функций.  
Основными способами представления функций алгебры логики являются таблица истинности, совершенные дизъюнктивная и конъюнктивная нормальные формы, которые могут быть представлены полной и сокращенной записями. Предполагается выполнение 5 заданий, каждое из которых требует по одной заданной форме логической функции составить 4 остальные.  
Главное меню урока содержит: закладки "Теория", "Задание 1", …, "Задание 5"; кнопку "Старт" для запуска урока; флажок "С оценкой/без оценки" для переключения режимов работы.  
Урок может использоваться в двух режимах:  
1. без оценки. Предназначен для самостоятельной тренировки. Пользователь может выбирать задания в любой последовательности, в любой момент ознакомиться с теоретическим материалом. Выполнение каждого задания требует ввода четырех ответов и подтверждается нажатием соответствующей кнопки. При этом проверяется введённый ответ по каждой введённой записи функции. При неправильном ответе пользователь может выбрать, желает ли он попробовать самостоятельно найти и исправить ошибку либо же хочет посмотреть правильный результат. После этого можно получить новый тест на данное задание или перейти к выполнению тестирования по любому другому заданию. 
2. с оценкой Предназначен для контрольного тестирования. Теория становится недоступной, задания запускаются по очереди вне зависимости от правильности их выполнения (закладки "Задание 1", …, "Задание 5" становятся пассивными). Ответ вводится пользователем по общей кнопке на все задание в целом. Ответ проверяется, выводятся правильные результаты и начисляются баллы, если ответы верны. После этого пользователю выдается следующее из 5 заданий. Таким образом, в этом режиме оценивается правильность 20 выполненных пунктов заданий. В конце работы на основании количества набранных баллов определяется оценка за весь урок.  
Существенное достоинство урока, облегчающее жизнь обучаемого, - кнопки, с помощью которых вводятся переменные, скобки и знаки логических операций.  
Урок реализован в среде программирования Delphi. Особенность его программного обеспечения - отсутствие базы данных заданий и ответов. При каждом запуске урока генерируется новое задание и вычисляются правильные ответы. Такой подход, хотя и значительно усложнил программное обеспечение урока, но сделал бессмысленной попытку взлома базы данных урока с целью получения правильных ответов.