<РЕСУРСНЫЕ ЦЕНТРЫ И ДИСТАНЦИОННОЕ ОБУЧЕНИЕ.
ВОЗМОЖНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СДО НА ПРИМЕРЕ СДТ REDCLASS>

И.В. Терехов, М.Б. Лемберский

Терехов Игорь Владимирович, генеральный директор
Лемберский Максим Борисович, менеджер проекта

Организация: REDLAB

Город: Москва, тел. 930-8111, факс 930-8009

Актуальность создания ресурсных центров определяется необходимостью создания единого информационного образовательного пространства, охватывающего все уровни образования и все регионы страны и основанного на едином образовательном стандарте.

Создание сети региональных ресурсных центров, как структуры обеспечивающей сбор, накопление, внедрение в учебных заведениях региона информационных ресурсов и технологий, методическое сопровождение перехода учебных заведений на практике к технологиям организации учебного процесса в единой образовательной информационной среде, является одной из наиболее важных задач современного образовательного сообщества.

Сеть региональных ресурсных центров призвана обеспечить интеграцию учебных заведений в регионах в единую технологическую среду взаимодействия и обмена информацией. На ее основе проходит интеграция учебных заведений в инфраструктуру единой образовательной информационной среды (ЕОИС), обеспечивая их связь с Федеральными ресурсными центрами научного, научно-методического, кадрового и материально-технического обеспечения в федеральных округах Российской Федерации, с отраслевыми специализированными ресурсными центрами.

Одними из основных задач сети ресурсных центров являются:

создание в рамках региональных РЦ структур подготовки педагогических и технических кадров обеспечивающих внедрения и эксплуатацию информационных технологий обучения в образовательных учреждениях региона;

организация региональной системы дистанционной подготовки и переподготовки кадров и повышения квалификации в области технологий организации учебного процесса и дистанционного обучения, включая создание и внедрение типовой системы сетевого тестирования и контроля знаний;

Результатами создания сети ресурсных центров должны явиться, в том числе, системы подготовки педагогических и технических кадров, обеспечивающих внедрение и эксплуатацию информационных технологий обучения в образовательных учреждениях региона, а также консультационные центры при региональных РЦ, работающие в режиме on-line.

Интегрированным решением поставленных задач может являться использование в работе ресурсных центров систем дистанционного обучения. Такие системы должны обладать следующими свойствами:

Доступность — отсутствие необходимости установки специфического программного обеспечения на рабочем месте пользователя.
Надежность — использование надежной технологий доставки данных, обеспечивающей быстроту отклика системы на действия пользователя.
Расширяемость — возможность наращивания функциональности системы.

Масштабируемость — увеличение количества пользователей, одновременно работающих в системе, не требует замены или доработки программного обеспечения.
Практичность — возможность получения пользователем практических навыков работы с программными продуктами, оборудованием и технологиями.
Адаптируемость — индивидуальная настройка параметров процесса обучения под пользователя, выдача статистической и рекомендательной информации по прохождению обучения, модульная поставка системы.
Контроль — осуществление постоянного мониторинга деятельности пользователя в процессе освоения предметной области.
Активность — автоматическая выдача рекомендаций в процессе формирования учебного плана и в процессе обучения в зависимости от текущего уровня знаний и целей обучения.
Комплексность — всеобъемлющий учёт ресурсов, задействованных в системе.

Оперативность — мгновенное информирование пользователей о корпоративных бизнес-процессах.

Кроме того, система должна быть полнофункциональной.

Полнофункциональная СДО автоматизирует следующие процессы традиционного обучения:

Изучение учебных материалов.

Этот основополагающий процесс дистанционного обучения автоматизируется с помощью электронного учебника. Его отличие от электронных книг заключается в адаптирумости к знаниям, целям и техническим возможностям пользователя, а также в использовании в виде справочника. Пользователи имеют возможность получать контент в удобной для них форме, настраивать программу и темп обучения в соответствии со стоящими перед ними задачами.

Тестирование пользователей.

По сути, это единственный метод получения информации о начальных знаниях пользователя и качестве обучения. Помимо контрольных тестов, которые пользователь получает после изучения определенной темы в электронном учебнике, он может пройти тестирование в целях определения собственного уровня знаний в той или иной области, подготовки к сдаче сертификационных тестов, собственно сертификации. Поэтому СДО предоставляет несколько режимов, зависящих от целей тестирования, и различающихся функциональностью.

Выработка практических навыков работы с оборудованием и ПО.

Система дистанционного обучения позволяет проходить обучение по различным курсам, в том числе и по тем, по которым слушатель может не иметь у себя доступного оборудования и соответствующего программного обеспечения. Задача автоматизации рассматриваемого процесса состоит в том, чтобы обеспечить пользователя возможностью удаленной работы с оборудованием для формирования у него практических навыков работы и для выполнения упражнений (и получения комментариев и оценок по ним).

Анализ и контроль знаний.

Система дистанционного обучения предоставляет пользователям возможность для самоконтроля в процессе обучения, а инструкторам и менеджерам — возможность контроля над ходом учебного процесса, над темпом и качеством обучения. Основывается такой контроль на статистических данных, собираемых в разных модулях СДО.

Сертификация знаний.

От тестирования этот процесс отличается так же, как экзамен отличается от контрольной работы. По результатам сертификации обучаемому выдается документ (сертификат, диплом и т.п.), подтверждающий его квалификацию. Основной задачей здесь представляется автоматизация процесса обработки результатов решенного задания. Система проводит такой анализ программно, либо эта обязанность возложена на менеджера учебного процесса. На основании проведенного анализа принимается решение о сертификации кандидатов.

Консультационная поддержка пользователей.

Поскольку в дистанционном обучении отсутствует инструктор в классе в нашем привычном понимании, то СДО предоставляет пользователям возможность получения онлайн-консультаций, проведения семинаров, конференций, форумов.

Создание учебного контента.

Качество знаний, полученных пользователями в процессе дистанционного обучения, во многом зависит от качества предлагаемых учебных материалов. Автоматизация процесса создания учебного контента позволяет заложить в соответствующий модуль (авторскую систему) единую методику разработки дистанционных курсов. <Авторская система> также осуществляет контроль над версиями курсов при их создании и редактировании, предоставляет возможность совместной разработки курсов несколькими специалистами: методистами, авторами, дизайнерами, тестерами.

Управление учебным процессом.

Функциями данного процесса являются: контроль и администрирование регистрации пользователей и оплаты услуг; формирование групп пользователей и расписания занятий; определение прав пользователей в учебном процессе; административная поддержка пользователей с помощью средств системы общения; контроль и администрирование хода учебного процесса; принятие решения о сертификации пользователей; управление версиями учебных материалов и параметрами учебного процесса; подготовка отчетности. Эти функции могут быть частично или полностью автоматизированы.

Одной из первых систем, реализовавшей эти принципы, стала система дистанционного тренинга (СДТ) REDCLASS. Эта система предназначена для обучения в форме тренинга, контроля и сертификации знаний на основе пройденных процедур и представляет собой комплекс программно-аппаратных средств, учебных материалов и методик обучения, которые позволяют дистанционно обучаться, повышать квалификацию, контролировать знания и вырабатывать практические навыки по эксплуатации и управлению программными продуктами, оборудованием и технологиями.

Система дистанционного тренинга автоматизирует следующие процессы, проистекающие в дистанционном обучении:

изучение учебных материалов

— Формы подачи учебных материалов — текстовые, аудио-, видео-материалы, интерактивные, мультимедийные курсы.

— Способы изучения материалов — онлайн, оффлайн (локально на компьютере).

— Использование учебника в качестве справочника с возможностью поиска в сети интернет.

— Адаптируемость электронного учебника на цели обучения и начальные знания пользователя.

тестирование пользователей

— Несколько режимов тестирования в соответствии со стоящими целями: контроль и самоконтроль обучающихся, подготовка к сдаче сертификационных экзаменов, собственно сдача сертификационных тестов.

— Гибкие возможности настройки интерфейса и функциональности под нужды пользователей.

— Возможности оффлайн-тестирования (локально на персональном компьютере).

выработка практических навыков работы с оборудованием и ПО

— Удаленный доступ к оборудованию и ПО. Эмуляторы.

— Методическая поддержка лабораторной работы, обеспечение обучающихся методическими подсказками и ответами.

— Ведение расписания доступа к оборудованию, журнала записи действий пользователей.

— Осуществление контроля действий пользователей, обеспечение безопасного режима функционирования оборудования.

анализ и контроль знаний

— Контроль хода учебного процесса, темпа и качества обучения. Самоконтроль обучающихся.

— Обработка и вывод статистических данных в соответствии с правами пользователей.

— Выдача рекомендаций по дальнейшему обучению.

сертификация знаний

— Анализ знаний и действий пользователей.

— Система апелляций.

— Возможность проведения сертификации в оффлайн-режиме.

консультационная поддержка пользователей

— Получение пользователями онлайн-консультаций, проведение семинаров, конференций, форумов.

— Формы общения: пользователь-инструктор, группа-инструктор и групповое общение пользователей и инструкторов.

— Доступ пользователей к истории консультаций, в которых он принимал участие, либо относящихся к изучаемой тематике.

создание учебного контента

— Создание и модификация текстовых учебных материалов в общепринятом текстовом редакторе (MS Word) на основе готовых шаблонов.

— Включение в курсы иллюстраций, интерактивных мультимедийных презентаций, апплетов, видео- и аудио-материалов.

— Контроль версий, многопользовательская работа над учебными материалами.

— Возможность использования курсов, созданных в других системах благодаря соответствию ведущим мировым стандартам в области дистанционного обучения.

— Подключение внешней <авторской> системы по созданию интерактивных курсов.

— Собственные методики разработки дистанционных курсов и учебных материалов.

управление учебным процессом

— Контроль и администрирование регистрации пользователей и оплаты услуг.

— Формирование групп пользователей и расписания занятий (в особенности, это актуально для <виртуальных лабораторий>), определение прав пользователей в учебном процессе.

— Административная поддержка пользователей (обучающихся, инструкторов, авторов) с помощью средств системы общения.

— Контроль и администрирование хода учебного процесса.

— Принятие решения о сертификации пользователей.

— Управление версиями учебных материалов и параметрами учебного процесса.

— Подготовка отчетности.

обеспечение безопасности и системное администрирование системы

— Безопасность хранения данных (контента, информации о пользователях системы, статистических данных, служебной информации).

— Безопасность функционирования сервисов.

— Безопасность оборудования и ПО, используемых в лабораторных работах.

— Защита от несанкционированного доступа.

— Поддержка пользователей системы.

Система дистанционного тренинга REDCLASS устанавливается помодульно, благодаря чему легко адаптируется к нуждам заказчика дистанционного обучения. СДТ соответствует основным мировым стандартам, поэтому сопрягается с программным обеспечением других систем, соответствующих тем же стандартам, а также позволяет использовать дистанционные курсы, разработанные в таких системах.

В целях удовлетворения потребностей корпоративных заказчиков, имеющих собственные информационные системы, возможно включение СДТ в корпоративный информационный портал, подключение к модулю Human Resources системы SAP R/3, подключение существующих библиотек учебного контента.

Таким образом, система дистанционного тренинга, соответствующая вышеизложенному описанию, в комплексе с другими формами организации обучения позволяет оптимальным образом решить задачи, стоящие перед ресурсными центрами.

К ВОПРОСУ О СТРУКТУРЕ И СОСТАВЕ ЭЛЕКТОРОННОГО УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА

А. Ю. Михайлишин, В. Ю. Захаров, Ю. С. Попов, Д. А. Рубин, И. Н. Сталковская

Кемеровский государственный университет

Исходя из накопленного опыта работы ИДО КемГУ в системе открытого дистанционного образования (ОДО) можно утверждать, что наилучшим решением проблемы методического и дидактического обеспечения студентов и слушателей, обучающихся по дистанционным технологиям и существенным при традиционных формах обучения, является создание электронных учебно-методических комплексов (ЭУМК) как в локальном, так и в сетевом исполнении. К настоящему времени сформировались определенные требования, отличающие качественный ЭУМК и определяющие его содержание и оформление, методические и программно-технические требования к ЭУМК и его компонентам. Наиболее полным считается комплекс, содержащий следующие компоненты:

— аннотацию к курсу в которой даны краткие сведения об издании, его преимуществах и кому оно адресовано;

— рабочая программа, которая формируется на основе Государственного образовательного стандарта специальности, на основе типовой программы по данной дисциплине (при наличии таковой). Рабочая программа учебной дисциплины в общем случае должна включать следующие разделы: цели и задачи учебной дисциплины, содержание теоретического и практического разделов дисциплины, тематику и перечень контрольных и курсовых работ, заданий и задач, перечень вопросов для итогового контроля (зачета или экзамена), учебно-методическое обеспечение дисциплины;

— руководство по изучению дисциплины (методические указания для самостоятельной работы), включающее в себя указания и рекомендации по самостоятельному изучению теоретического материала и выполнения практических заданий, указания для студентов по рациональной технологии усвоения учебного материала на заданном уровне, по рациональному чередованию и использованию всего комплекса учебно-методических материалов, основной и дополнительной литературы;

— учебное пособие, которое представляет собой изложение учебного материала (теоретического и практического) дисциплины, отобранного в соответствии с рабочей программой и структурированного на методические дозы (модули, блоки, учебные единицы);

— практикум, предназначенный для выработки умений и навыков применения теоретических знаний, полученных при изучении учебного пособия, с примерами выполнения заданий и анализом наиболее часто встречающихся ошибок;

— тесты, реализующие функции контрольного блока для проверки хода и результатов теоретического и практического усвоения студентами учебного материала;

— справочник, содержащий справочных данные, таблицы, определения, глоссарий по дисциплине;

— электронную библиотеку курса, упрощенным прототипом которой является обычная хрестоматия, которая может быть дополнена аудио/видео материалами, образовательными Интернет-ресурсами.

Как показывает практика, максимального эффекта в процессе обучения можно добиться, используя в образовательном процессе интерактивные дидактические игры и тренажеры, представляющие собой коллективную или индивидуальную деятельность в условиях смоделированных ситуаций, и направленных на формирование профессиональных умений и навыков. Интерактивная игра позволяет моделировать как реальные ситуации, возникавшие ранее в различных сферах будущей профессиональной деятельности, так и придуманные с целью сформировать личность будущего специалиста, определенные профессиональные качества и навыки. Однако создание именно дидактических игр и электронных тренажеров вызывает наибольшие трудности при создании ЭУМК. Это связано как с программно-техническими, так и с методическими трудностями реализации таких проектов.

В работе тренажера или игры можно выделить несколько основных шагов развития действий: первый — выбор модели, второй — выбор режима работы тренажера (уровня сложности), третий — воздействие на модель, четвертый — реакция объекта, пятый — мониторинг состояния объекта, далее цепь замыкается до достижения конца моделирования (Рисунок 1). Исходя из опыта работы, на наш взгляд наиболее успешным является трехуровневый подход при реализации тренажеров и дидактических игр. Первый уровень (Рисунок 2) обеспечивает знакомство с предметом, компьютер сам показывает и исправляет ошибки, связанные с неверным воздействием пользователя на объект. Второй уровень (Рисунок 3) реализует процесс обучения, выработку умений и навыков. Здесь введен случайный фактор внешнего воздействия на модель, а машина только указывает на ошибки, предоставляя пользователю самому найти верный путь решения задачи. Третий уровень выполняет роль итоговой работы, в которой пользователь должен сделать все сам от начала до конца без подсказок со стороны компьютера.


Рис. 1. Общая схема работы с тренажером	Рис. 2. Режим знакомства

Рис. 3. Режим обучения	Рис. 4. Режим контроля

На основе таких представлений за последние два года в КемГУ разработано более тридцати ЭУМК по дисциплинам высшего профессионального образования. Апробация созданных ЭУМК а также ряда пилотных тренажеров в учебном процессе ИДО КемГУ показала, что такой состав учебно-методических комплексов гарантирует обеспечение студента всем необходимым для успешного освоения предлагаемых дисциплин в системе ОДО.

МУЛЬТИМЕДИЙНЫЕ СРЕДСТВА ОБУЧЕНИЯ

В. И. Батищев, В. Ю. Мишин

Самарский государственный технический университет

Когнитивный процесс с использованием современных компьютерных технологий неуклонно становится в передовых учебных заведениях новым образовательным стандартом. Внедрение в учебный процесс компьютерных обучающе-контролирующих систем, обладающих в силу своей интерактивности мощными возможностями ветвления процесса познания и позволяющих обучаемому субъекту прямо включиться в интересующую его тему — это один из наиболее действенных способов повышения эффективности обучения.

Современные компьютерные дидактические программы (электронные учебники, компьютерные задачники, учебные пособия, гипертекстовые информационно-справочные системы — архивы, каталоги, справочники, энциклопедии, тестирующие и моделирующие программы-тренажеры и т.д.) разрабатываются на основе мультимедиа-технологий, которые возникли на стыке многих отраслей знания.

Использование цветной компьютерной анимации, высококачественной графики, видеоряда, схемных, формульных, справочных презентаций позволяет представить изучаемый курс в виде последовательной или разветвляющейся цепочки динамических картинок с возможностью перехода (с возвратом) в информационные блоки, реализующие те или иные конструкции или процессы. Мультимедиа-системы позволяют сделать подачу дидактического материала максимально удобной и наглядной, что стимулирует интерес к обучению и позволяет устранить пробелы в знаниях. Кроме того, подобные системы могут и должны снабжаться эффективными средствами оценки и контроля процесса усвоения знаний и приобретения навыков.

Ключевую роль в создании мультимедийных учебников играет роль методическое обеспечение разработок. Мультимедиа-учебники призваны автоматизировать все основные этапы обучения — от изложения учебного материала до контроля знаний и выставления итоговых оценок. При этом весь обязательный учебный материал переводится в яркую, увлекательную, с разумной долей игрового подхода, мультимедийную форму с широким использованием графики, анимации, в том числе интерактивной, звуковых эффектов и голосового сопровождения, включением видеофрагментов, морфинга и т.п.

Подобный радикальный подход весьма трудоемок, но только «тотально мультимедийный» методически замкнутый электронный учебник может преодолеть существующую пропасть, которая отделяет ожидания потребителей от возможностей компьютерных технологий в обучении, преодолеть скепсис по отношению к последним и стать реальным шагом вперед в развитии системы образования, в том числе и дистанционного.

Электронный учебник — это не только комплексная, но и целостная дидактическая, методическая и интерактивная программная система, которая позволяет изложить сложные моменты учебного материала с использованием богатого арсенала различных форм представления информации, а также давать представление о методах научного исследования с помощью имитации последнего средствами мультимедиа. При этом повышается доступность обучения за счет более понятного, яркого и наглядного представления материала. Процесс обучения проходит более успешно, так как он основан на непосредственном наблюдении объектов и явлений. Дидактические аспекты, касающиеся наиболее общих закономерностей обучения, и методические аспекты, определяемые спецификой преподавания тех или иных конкретных дисциплин или групп дисциплин, тесно взаимосвязаны между собой и с вопросами программной реализации электронного учебника. Общепринятого определения понятия «электронный учебник» пока не существует, несмотря на наличие стандартов на электронные учебники, однако признается, что электронный (компьютерный) учебник — это программно-методический комплекс, обеспечивающий возможность самостоятельно или с помощью преподавателя освоить учебный курс или его раздел. Электронный учебник или курс обычно содержит три составляющих: презентационная часть, в которой излагается основная информационная часть курса, упражнения, с помощью которых закрепляются полученные знания, и тесты, позволяющие проводить объективную оценку знаний студента. Компьютерный учебник должен соединять в себе свойства обычного учебника, справочника, задачника и лабораторного практикума.

Электронный учебник — это обучающая программная система комплексного назначения, обеспечивающая непрерывность и полноту дидактического цикла процесса обучения: предоставляющая теоретический материал, обеспечивающая тренировочную учебную деятельность и контроль уровня знаний, а также информационно-поисковую деятельность, математическое и имитационное моделирование с компьютерной визуализацией и сервисные функции при условии осуществления интерактивной обратной связи. Электронный учебник должен обеспечивать выполнение всех основных функций, включая предъявление теоретического материала, организацию применения первично полученных знаний (выполнение тренировочных заданий), контроль уровня усвоения (обратная связь!), задание ориентиров для самообразования. Реализация всех звеньев дидактического цикла процесса обучения посредством единой компьютерной программы существенно упростит организацию учебного процесса, сократит затраты времени учащегося на обучение и автоматически обеспечит целостность дидактического цикла в пределах одного сеанса работы с электронным учебником. Процесс обучения происходит на принципиально новом, более высоком уровне, так как электронный учебник дает возможность работать в наиболее приемлемом для обучаемого темпе, обеспечивает возможность многократных повторений и диалога между обучаемым и обучающим, в данном случае компьютером. Методическая сила мультимедиа как раз и состоит в том, что ученика легче заинтересовать и обучить, когда он воспринимает согласованный поток звуковых и зрительных образов, причем на него оказывается не только информационное, но и эмоциональное воздействие.

Мультимедиа создает мультисенсорное обучающее окружение. Психологи и преподаватели говорят, что каждый из нас обучается по-разному — некоторые лучше обучаются на слух, другие являются зрительными или тактильными обучающимися. В соответствии с основами теории мультисенсорного обучения необходимо в максимальной степени использовать тот стиль обучения, который является предпочтительным для конкретного учащегося. Привлечение всех органов чувств ведет к исключительному росту степени усвоения материала по сравнению с традиционными методами. Обучение с использованием аудиовизуальных средств комплексного предъявления информации является наиболее интенсивной формой обучения; учебный материал, дидактически подготовленный специалистами, ориентируется на индивидуальные способности учащихся. Индивидуальная диалоговая коммуникация с помощью видео-, графических, текстовых и музыкально-речевых вставок настолько интенсивна, что максимально облегчает процесс обучения; гиперсреда позволяет расширить возможности информационного воздействия на пользователя и вовлекает обучаемого непосредственно в процесс обучения. К числу существенных позитивных факторов, которые говорят в пользу такого способа получения знаний, относятся лучшее и более глубокое понимание изучаемого материала, мотивация обучаемого на контакт с новой областью знаний, значительное сокращение времени обучения, лучшее запоминание материала (полученные знания остаются в памяти на более долгий срок и позднее легче восстанавливаются для применения на практике после краткого повторения) и др.

Решение проблемы соединения потоков информации разной модальности (звук, текст, графика, видео) делает компьютер универсальным обучающим и информационным инструментом по практически любой отрасли знания и человеческой деятельности.

РЕСУРСНЫЕ ЦЕНТРЫ И ДИСТАНЦИОННОЕ ОБУЧЕНИЕ

ВОЗМОЖНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СДО НА ПРИМЕРЕ СДТ REDCLASS

И. В. Терехов, М. Б. Лемберский

REDLAB, г. Москва

Одними из основных задач сети ресурсных центров являются:

Доступность — отсутствие необходимости установки специфического программного обеспечения на рабочем месте пользователя.
Надежность — использование надежной технологий доставки данных, обеспечивающей быстроту отклика системы на действия пользователя.
Расширяемость — возможность наращивания функциональности системы.
Масштабируемость — увеличение количества пользователей, одновременно работающих в системе, не требует замены или доработки программного обеспечения.
Практичность — возможность получения пользователем практических навыков работы с программными продуктами, оборудованием и технологиями.
Адаптируемость — индивидуальная настройка параметров процесса обучения под пользователя, выдача статистической и рекомендательной информации по прохождению обучения, модульная поставка системы.
Контроль — осуществление постоянного мониторинга деятельности пользователя в процессе освоения предметной области.
Активность — автоматическая выдача рекомендаций в процессе формирования учебного плана и в процессе обучения в зависимости от текущего уровня знаний и целей обучения.
Комплексность — всеобъемлющий учёт ресурсов, задействованных в системе.
Оперативность — мгновенное информирование пользователей о корпоративных бизнес-процессах.

Кроме того, система должна быть полнофункциональной.

Полнофункциональная СДО автоматизирует следующие процессы традиционного обучения:

Изучение учебных материалов.

Тестирование пользователей.

Выработка практических навыков работы с оборудованием и ПО.

Анализ и контроль знаний.

Сертификация знаний.

Консультационная поддержка пользователей.

Создание учебного контента.

Управление учебным процессом.

изучение учебных материалов

— Способы изучения материалов — онлайн, оффлайн (локально на компьютере).

— Использование учебника в качестве справочника с возможностью поиска в сети интернет.

— Адаптируемость электронного учебника на цели обучения и начальные знания пользователя.

тестирование пользователей

— Гибкие возможности настройки интерфейса и функциональности под нужды пользователей.

— Возможности оффлайн-тестирования (локально на персональном компьютере).

выработка практических навыков работы с оборудованием и ПО

— Удаленный доступ к оборудованию и ПО. Эмуляторы.

— Ведение расписания доступа к оборудованию, журнала записи действий пользователей.

анализ и контроль знаний

— Контроль хода учебного процесса, темпа и качества обучения. Самоконтроль обучающихся.

— Обработка и вывод статистических данных в соответствии с правами пользователей.

— Выдача рекомендаций по дальнейшему обучению.

сертификация знаний

— Анализ знаний и действий пользователей.

— Система апелляций.

— Возможность проведения сертификации в оффлайн-режиме.

консультационная поддержка пользователей

— Получение пользователями онлайн-консультаций, проведение семинаров, конференций, форумов.

создание учебного контента

— Контроль версий, многопользовательская работа над учебными материалами.

— Подключение внешней <авторской> системы по созданию интерактивных курсов.

— Собственные методики разработки дистанционных курсов и учебных материалов.

управление учебным процессом

— Контроль и администрирование регистрации пользователей и оплаты услуг.

— Контроль и администрирование хода учебного процесса.

— Принятие решения о сертификации пользователей.

— Управление версиями учебных материалов и параметрами учебного процесса.

— Подготовка отчетности.

обеспечение безопасности и системное администрирование системы

— Безопасность функционирования сервисов.

— Безопасность оборудования и ПО, используемых в лабораторных работах.

— Защита от несанкционированного доступа.

— Поддержка пользователей системы.

WEB-СИСТЕМЫ ДЛЯ ОРГАНИЗАЦИИ ДИСТАНЦИОННОГО ОБУЧЕНИЯ

А. В. Полтавец, Д. В. Фурсов

Уральская академия государственной службы, г. Екатеринбург

Уральская Академия Государственной Службы (УрАГС) является единственным вузом в Уральском регионе, который ведет подготовку, переподготовку и повышение квалификации кадров по специальности <государственное и муниципальное управление>. Академия имеет 8 филиалов, расположенных на огромной территории, захватывающей два федеральных округа. Такая разветвленность представляет собой почти идеальный случай для апробирования и внедрения элементов веб-поддержки учебного процесса и дистанционного обучения.

Перед управлением образовательных информационных технологий (УОИТ) УрАГС стояла задача создания системы электронных сервисов, поддерживающих учебный процесс и удовлетворяющих обычным требованиям для подобных систем: обеспечение возможности удаленного и удобного доступа студентов к учебным материалам, организация веб-поддержки учебного процесса, и, наконец, — организация и сопровождение самого учебного процесса в дистанционном варианте. В общем случае — необходимо обеспечить возможность для преподавателей вести учебный процесс независимо от времени и физического местоположения. Для УрАГС — в силу разветвленной сети филиалов, где преподавание ведется в основном силами головной академии, это особенно актуально, поскольку преподаватели часто находятся в длительных командировках, с одной стороны, и должны поддерживать регулярную связь со студентами филиалов, с другой стороны.

В докладе представлены новые подходы к решению типичных проблем, возникающих у вузов при внедрении дистанционного обучения. Описана внедряемая в академии веб-система <Интернет-кафедра>, созданная на основе этих подходов. Полученный при использовании этой системы организационный и технологический опыт является актуальным для организации удаленного учебного процесса в вузах России.

Типичный для российских вузов путь компьютеризации учебного процесса — постепенный, пошаговый. Сначала — создание электронных версий лекций и учебных пособий (слайды, цветная графика), затем — размещение этих материалов в Интернет/Интранет. В лучшем случае, сами преподаватели, не обладая достаточной квалификацией по созданию электронных учебных материалов, играют пассивную роль. Как следствие, развитие или даже поддержание в актуальном состоянии таких ресурсов требует большого штата технического персонала (веб-мастеров). Иногда, в технических вузах, эти функции выполняют студенты, тогда как гуманитарные университеты такими возможностями не обладают.

В западных странах распространена внешне схожая система внедрения информационных технологий в учебный процесс. Поскольку дистанционное обучение в этих странах развивается уже долгое время, типичной является подготовка каждого учебного курса в сотрудничестве с ИТ — специалистами на протяжении нескольких лет. Однако в России внедрение систем для дистанционного образования началось всего несколько лет назад и сейчас идет очень быстрыми темпами. В условиях современного российского рынка образовательных услуг замедление процесса подготовки курсов из-за использования <посредников> является недопустимым, преподаватели должны иметь возможность самостоятельно создавать курсы и менять их содержание <на лету>.

Другая проблема — преподаватели зачастую либо не заинтересованы, либо не верят в возможности информационных технологий. Одной из причин пессимистичного отношения является низкий уровень компьютерной подготовки преподавателей, поэтому использование системы должно быть возможно даже преподавателями, имеющими лишь базовые компьютерные знания.

Представляемая в докладе разработанная и внедряемая в академии веб-система <Интернет-кафедра> решает вышеперечисленные проблемы и предоставляет преподавателям следующие возможности:

— поддерживать свою информационную веб-страницу

— выставлять в веб свои учебно-методические материалы (конвертируя Word-файлы, или просто используя процедуру Copy/Paste) такие как рабочие программы, конспекты лекций, дополнительные файлы любого типа, тесты, словари, ссылки на Интернет-ресурсы.

— организовывать обратную связь со студентами (через доски объявлений и тематические дискуссионные веб-форумы)

— редактировать содержимое разделов

— знакомиться с учебно-методическими материалами по другим курсам

Главная черта описываемой системы — в устранении промежуточных звеньев между преподавателями и Интернет-аудиторией, и при этом — без превращения преподавателей в веб-мастеров, благодаря используемым удачным технологическим решениям.

Описываемый ресурс очень близок по своим функциям к дорогим системам управления курсами типа BlackBoard или WebCT (если из последних убрать подсистему ведения контингента и оценок). Однако, в условиях России подобные системы не могут использоваться небольшими университетами из-за их высокой стоимости.

Другой ресурс, созданный в УрАГС, это электронный каталог интернет-ссылок. Интернет как источник информационных ресурсов с точки зрения использования в учебном процессе очень неудобен — информация неструктурированна, методически не апробирована, не верифицирована, не имеет временной привязки. Студент, занимаясь самостоятельным поиском в Интернет (с использованием поисковых машин), может наткнуться на ошибочную или тенденциозную информацию, которая однако им будет принята за достоверную и полную. Поэтому необходим посредник между студентом и Интернет — и им должен стать преподаватель, на наш взгляд. Разработанный каталог интернет-ресурсов предназначен для хранения аннотированных ссылок. Особенность этого каталога является то, что его заполнение может осуществляться не только преподавателями УрАГС, но и преподавателями других вузов имеющих схожие специальности. Оригинальной возможностью является работа студентов старших курсов под руководством преподавателей кафедры. Это позволит эффективно обновлять и дополнять каталог с одной стороны, и уменьшить нагрузку на преподавателя с другой.

Если аннотированные ссылки, добавляемые на персональных страницах преподавателей, характеризуются привязанностью к курсам, читаемым преподавателем, то каталог интернет-ресурсов является массивом ссылок, разбитым по учебным дисциплинам. Вследствие этого каталог популярен в сети. Ресурсы, включенные в каталог, подбираются либо аннотируются опытными преподавателями, после чего необходимые для работы материалы группируются по разделам в соответствии с учебной программой каждой из специальностей. Использование каталога позволяет, с одной стороны, значительно сократить время, затрачиваемое на поиск и просмотр материалов, а с другой — улучшить качество используемых материалов. Каталог пополняется не только преподавателями, но и студентами старших курсов под руководством преподавателей.

Первый опыт использования электронного аннотированного каталога ссылок показал его перспективность для использования в учебном процессе как самостоятельного автономного ресурса, и, кроме того, как средства обучения работы преподавателя с подобными системами формирования веб-страниц, не требующими специальных знаний.

Несмотря на то, что многие современные системы (такие как, например, MS Sharepoint) включают в себя описанные возможности, описываемая система является более дешевой, удобной и — что немаловажно — легко модифицируемой для различных целей.

В ближайшем будущем планируется объединить все учебные ресурсы в единый портал, обладающий централизованной системой поиска информации.

В докладе также подробно описывается вся система электронных сервисов УрАГС, предназначенных для поддержки и организации учебного процесса (от электронного каталога методических пособий до форумов и единого образовательного портала).

К ВОПРОСУ ОБ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ЭЛЕКТРОННЫХ КОЛЛЕКЦИЙ ЭТНОГРАФИЧЕСКОГО МУЗЕЯ КАЗАНСКОГО УНИВЕРСИТЕТА В УЧЕБНОМ ПРОЦЕССЕ

Н. Л. Зинькина, О. А. Масалова, Т. А. Титова

Казанский государственный университет

Одной из центральных проблем системы образования стала проблема его качества и доступности. Активное использование современных технологий, единой, глобальной информационной сети интернет, изменение методологических принципов и подходов в гуманитарной сфере науки и образования в настоящий момент позволяют вывести систему образования на высокий международный уровень. Представляя собой своеобразную макросистему, мировое образование объединяет большое число образовательных систем, в значительной мере различающихся по своим философским и культурным традициям, по уровню целей и задач, а также по своему качественному состоянию. Знание, полученное из информационного пространства — наиважнейшее средство сохранения и приобретения культурных традиций и ценностей. Проблема знания — всегда современна, потому что главное в человеке, его идеалах, ценностях, судьбе зависит от культуры личности, в том числе и от умения находить, анализировать, использовать и создавать новую информацию.

Важную роль в формировании информационной культуры, воспитании толерантности и творческой активности личности, в первую очередь в условиях современного Татарстана (именно в данном регионе проходит активное взаимодействие трех этнических слоев: финно-угорского, тюркского и славянского; двух мировых конфессий: ислама и христианства; и, наконец, двух крупнейших этнических групп России — татар и русских) может выступать собрание этнографического музея Казанского университета. Наш музей — один из крупнейших и старейших музеев Российской Федерации данного профиля — был создан в 1815г как кабинет редкостей, где хранились различные старинные вещи бытового содержания, что сразу придало музею этнографическую направленность. В течение первой половины XIX в. он наполнился многочисленными коллекциями, привезенными учеными из поездок по Тихому океану, Монголии, Тибету, Китаю. В связи с переводом Восточного разряда (факультета) в Петербург, этнографические коллекции были переданы кафедре русской истории, при которой был создан музей отечествоведения. В этот период музей наполнился этнографическими коллекциями народов России (Сибирь, Поволжье). В 1878г создается Общество Археологии, Истории и Этнографии. При нем на основе музея отечествоведения был создан собственно этнографический музей. В 1888г в университете была создана кафедра географии и этнографии, которая для частных целей приобрела из музейной лаборатории Умляуффа в Гамбурге коллекции по быту многих народов мира, на сегодняшний момент являющиеся основой всех экспозиций. В 1913г профессор Б.Ф.Адлер объединил все ранее существующие разрозненные музеи в один этнографический музей. В течении XX в музей пополнялся коллекциями по истории и бытовой культуре народов Поволжья, Тувы и Вьетнама. С момента основания музея и до настоящего времени ЭМКУ является специализированным учебным, научным и просветительским учреждением.

Создание музеев в электронной форме позволит решить ряд задач в сфере гуманитарного образования:

Музейные экспонаты, в том числе, раритеты, смогут быть использованы в качестве методического иллюстративного и собственно исследовательского материала по курсам <Этнология>, <Религия в истории народов мира>, <Этнография народов Среднего Поволжья>, <Этническая психология>, <История мировой культуры>, <Диалог культур в современном мире>, ряду музееведческих дисциплин, спецкурсу <Этноархеология>, <Декоративно-прикладное искусство>, <Расоведение> и т.д.. Названные курсы читаются студентам и аспирантам, специализирующимся в области антропологии и этнологии, культурологии, истории, музееведения, психологии, археологии, искусствоведению.
Музейные фонды будут использованы для создания электронных обучающих программ и курсов, которые предназначены, в первую очередь, для студентов дистанционного обучения и дополнительного образования.
Музей в электронной форме позволит каждому заинтересованному лицу самостоятельно, более детально, ознакомиться как с музейной экспозицией в целом, так и с отдельными экспонатами, удовлетворяющими личный, учебный или научный интерес.

Создание музея в электронной форме призвано помочь и научно-исследовательской работе:

Условия музейного хранения и консервации экспонатов не дают возможности максимально извлечь необходимую научную информацию. Попытка разрешить это противоречие, ведущее к нарушению условий хранения, ведет к частичному или полному разрушению экспонатов, а иногда и к утрате целой коллекции. Размещение в интернет объемного изображения экспонатов с их полным описанием, объединенных в базе данных позволит извлечь максимум потенциальной информации как из отдельных экспонатов, так и из коллекции в целом.
Размещение оцифрованных изображений музейных экспонатов в интернет позволит выйти на качественно новый уровень научных исследований, а именно: оцифрованные изображения позволят более глубоко и детально проводить исследователям сравнительно-сопоставительный анализ практически любого уровня сложности.
Крайне ограниченные возможности, существующие в музее, не позволяют удовлетворить исследовательский интерес к музейным раритетам ученых из других регионов и стран. Создание фонда пользования оцифрованных изображений с одновременным созданием базы данных для наиболее ценных и востребованных коллекций даст возможность повысить оперативность исполнения запросов и одновременно снизить количество обращений к подлинникам.

Помимо вышеизложенного, оцифрованные коллекции, сохраненные на Cd-rom и размещенные в интернет, будут являться страховым фондом.

Предполагаемый проект обусловлен следующими обстоятельствами:

Изменение подходов в гуманитарных науках, ориентация именно на этническую культуру, осуществляемая с точки зрения социо-культурной антропологии с учетом аксиологических, эстетических и семантических акцентов.
Изменение экологического фона Земли, активизация техногенных влияний на природу, культуру и быт народов мира привели к тому, что сегодня этнографический музей призван сохранить не просто отдельные предметы или экспозиционные комплексы, а именно на уровне высоких информационных технологий ввести в научный и культурно-просветительский оборот целые комплексы-панорамы историко-культурных и этнографических реконструкций, отражающих тесную взаимосвязь природы, человека и его этнической культуры.
Фонды музея представлены экспонатами-раритетами: дары известных деятелей науки и культуры, предметы исключительные по своим замыслам, техникам исполнения художественного оформления; предметы существующие в единственном экземпляре.
В ближайшее время этнографический музей Казанского университета оказывается активным участникам целого ряда мероприятий, среди которых: 125-летие Общества археологии, истории и этнографии, 200-летие Казанского университета и 1000-летие Казани.

Наш проект адресован широкому кругу пользователей: научным и музейным работникам (этнографам, археологам, географам, историкам, культурологам, искусствоведам, краеведам, студентам гуманитарных факультетов, театральным деятелям, художникам, дизайнерам, т.е. всех тех, кто воспитывает нравственное отношение к культуре. А также тем, кто лично не в состоянии посетить музей в силу социальных барьеров, состояния здоровья или географической удаленности.

Акцентируем тот факт, что представленный проект подчеркивает важность местных традиций, территориальной идентификации и значимости локальных ценностей в глобальной экономике знания.

Для удовлетворения информационных потребностей музея разрабатывается проект по созданию те-матического ресурса «Коллекции Этнографического музея Казанского университета». В качестве инструментария для разрабатываемой информационной системы планируется использовать следующие популярные бесплатно распространяемые продукты, установленные на Web-серверах КГУ:

— РНР — простой и мощный серверный язык сценариев, специально разработанный в качестве механизма создания полнофункциональных Web-приложений.

— МуSQL — система управления реляционными базами данных, которая идеально интегрируется с РНР и служит основой создания динамических Web-сайтов.

В рамках проекта создается база данных, включающая общую науч-ную характеристику образцов коллекций музея. Учитывая опыт Российского этнографического музея, Museum Für VölKerkundeWien, а также предыдущие разработки для Музея истории и Археологического музея Казанского университета, для описания образцов разработана структура записи, включающая около 40 признаков, среди которых: учетные данные, общая этнографическая характеристика, морфологическое описание, информация о происхождении и <жизни> предмета до поступления в музей, информация о <жизни> предмета в качестве музейного экспоната. Кроме того, описание будет допол-нено изображениями образца, что позволит в дальнейшем создавать муль-тимедийные обучающие курсы.

Доступ через локальную сеть университета по-зволит включить этот информационный ресурс в учебный процесс, повы-сить качество профессиональной подготовки студентов, а использование доступа через интернет — распространить полученный опыт на другие му-зеи и вузы, вести оперативный поиск и обмен научной информацией с ми-ровым научным сообществом.

Литература

Рыбаков Б.А. <Язычество Древней Руси> // Москва, Наука, 1988г, 753 с.
Кокшаров Н.В. <Диалог культур и этнополитика> // Санкт-Петербург, изд-во Санкт-Петербургского университета, 2001 г, 323 с.
Blickfänge schmuckaus Noroafrika. Museum Für VölKerkunde Wien. 1995
Марийские украшения (вторая половина XIX — первая четверть XX вв.): каталог // Ленинград, 1985 г
Мордовские украшения: каталог // Ленинград, 1988 г

МУЗЕЙ ИСТОРИИ КАЗАНСКОГО УНИВЕРСИТЕТА.

ОПЫТ ИНФОРМАТИЗАЦИИ

Н. Л. Зинькина, С. В. Писарева

Казанский государственный университет

Казанскому университету принадлежит уникальное сочетание разнопрофильных музеев. Их семь. По уставу 1804г в университете были образованы Кабинет естественной или натуральной истории и Минеральный кабинет, положившие начало современным геолого-минералогическому, зоологическому и ботаническому музеям.

В 1815г образованием университетского Кабинета редкостей закладываются основы организации этнографического и ботанического музеев.

В 1863г был основан Кабинет — Музей А.М.Бутлерова, нынешний Музей казанской химической школы. В 1979г был открыт Музей истории Казанского университета. Музеи КГУ имеют международный статус. Информация об их фондах содержится в Международных каталогах и справочниках. Кроме того, все университетские музеи имеют адреса в Интернет, однако объём представленной информации колеблется от одной-двух анонсных страничек до сайта.

Экспозиция Музея истории Казанского университета, насчиты-вающая свыше тысячи экспо-натов, среди которых есть уникальные реликвии, знакомит по-сетителей с историей одного из старейших университетов Рос-сии, с достижениями его науч-ных школ, внесших значитель-ный вклад в развитие отече-ственной и мировой науки, с выдающимися открытиями, при-несшими всемирное признание Казанскому университету. Автор экспозиции и создатель музея заслуженный работник культуры Республики Татарстан С.В.Писарева.

С создания сайта Музея истории Казанского университета началась планомерная работа по внедрению информационных технологий в работу университетских музеев. Приоритетными направлениями информационного наполнения сайта были выбраны <Научные школы Казанского университета>, <Университетские династии>, <Юбилеи ученых>. Сайт широко освещает многогранную деятельность музея: выставки, вечера памяти и встречи с учеными, презентации их новых книг, литературные и музыкальные вечера, концерты, конференции.

Следующим этапом информатизации музея стало создание сетевой базы данных <Фонды>. В связи с этим возник ряд проблем:

— технические (отсутствие компьютера и выхода в Интернет)

— организационные и финансовые

— информационные (проблема изученности фондов, проблема унификации описания единицы хранения, отсутствие полного научного описания предметов).

Для решения этих проблем были предприняты следующие шаги:

— создание небольшой локальной базы на FoxPro

— обучение сотрудников

— опытная эксплуатация

— анализ статистики поисковых запросов к локальной БД

— формирование стандарта описания музейного предмета с учетом уже имеющихся наработок в этой области, тематических и терминологических словарей и тезаурусов, опыта эксплуатации локальной базы данных и специфики музея

— отладка механизма заполнения базы.

Созданная база данных содержит инвентарную карточку экспоната, научный паспорт, картотеку персоналий и событий. В единой системе хранятся тексты и изображения.

Название
Номер в книге поступлений
Старый номер КП
Инвентарный номер
Источник
Атрибуция
Фонды
Способ получения
Номер акта приема
Дата акта приема
Количество
Классификация
Автор-изготовитель
Организация-изготовитель
Время создания
Место создания
Место хранения
Материал
Техника
Размеры
Краткое описание
Легенда
Надписи
Клейма, печати и т.д
Сохранность
Реставрация
Кол-во приложений
Научно-музейное значение
Примечания
Дата сверки
Ответственный
Даты введения изменений
Изображение экспоната
Дополнительные сведения по классификации «фото»
Архивные материалы
Лица, связанные с экспонатом
События, связанные с экспонатом
Экспонирование: где и когда
Публикации
Библиография

Обеспечивается поиск и выборка данных по различным атрибутам и их сочетаниям. В настоящее время база данных передана сотрудникам музея для информационного наполнения.

В качестве инструментария для информационной системы используются следующие популярные бесплатно распространяемые продукты, установленные на веб-серверах КГУ:

— PHP — простой и мощный серверный язык сценариев, специально разработанный в качестве механизма создания полнофункциональных веб-приложений

— MySQL — система управления реляционными базами данных, которая идеально интегрируется с PHP и служит основой создания динамических веб-сайтов. MySQL является многопользовательским, многопотоковым сервером.

Доступ к базе данных осуществляется посредством обычного веб-броузера (Netscape Navigator или Internet Explorer). Информация из базы данных выдается в виде HTML-страницы и включает в себя все характеристики научного паспорта музейного предмета и его изображение.

Для удобства пользователя разработана гибкий механизм поиска через специальные экранные формы, позволяющие отыскивать музейные предметы, удовлетворяющие любой комбинации реквизитов. Предусмотрено разграничение уровней доступа.

Разработанная технология и полученный опыт уже используются при создании баз данных археологического, ботанического, этнографического музеев, а в дальнейшем, будут распространены и на остальные музеи Казанского университета.

В дальнейшем запланировано создание информационного ресурса <Виртуальный музей персон> и информатизация филиалов музея — Музея Казанской химической школы и создаваемого музея Е.К.Завойского.

ЭЛЕКТРОННЫЙ ГЕРБАРИЙ КАЗАНСКОГО УНИВЕРСИТЕТА

Н. Л. Зинькина, С. Е. Любарский

Казанский государственный университет

На современном этапе развития общества все более актуализируется проблема доступа к информации и интенсивность обмена информацией. В этих условиях значение информационных технологий, обеспечивающих доступ к любым удаленным источникам информации, неуклонно возрастает. Однако процесс создания, информационного наполнения, сопровождения и развития ресурса — это не только решение проблемы информационного обеспечения, создания единого пространства по основным направлениям фундаментальных исследований, но и формирование информационной культуры.

Одним из существенных звеньев, обеспечивающих культуру взаимоотношений человека и природы, являются различные музеи естественно — исторического направления и, в частности, ботанический музей Казанского университета, насчитывающий в своих фондах свыше 100000 экспонатов, собранных за два столетия.

На настоящий момент гербарий высших растений содержит наиболее
полную флору Республики Татарстан и прилежащих территорий Среднего Поволжья, а также различные именные коллекции и экспедиционные сборы- из многих районов СНГ.

Лихенологический гербарий, основанный на рубеже ХIХ-ХХ веков одним из ведущих лихенологов К.С.Мережковским, содержит свыше 22 тысяч образцов лишайников, собранных в Республике Татарстан, в Крыму, на севере России, в Австрии, Франции, Италии, Гре-ции и др. Многие виды лишайников в этом гербарии представлены их типами — основными эталонами для всех мировых коллекций. Коллекция грибов включает 7000 экземпляров. Имеется также около 2000 образцов моховидных. Коллекция водорослей состоит из 200 гербарных листов и 70
фиксированных единиц хранения водорослей. Коллекция отпечатков ископаемых растений из палеогеновых и неогеновых отложений кайнозойской эры, собранных профессором В.И.Барановым, насчитывает около 2000 экземпляров (около 500 из них не определены).
Гербарий Казанского университета является членом международного Союза гербариев мира и ему присвоен акро-ним КАZ. Значение фондов Ботанического музея выходит далеко за пределы на-учных и учебных целей кафедры ботаники и всего Казанского университета. К его коллекциям постоянно проявляют большой интерес сотрудники НИИ, вузов и школ Татарстана, Украины, Латвии, Сибири, Санкт-Петербурга, Москвы и др.

В настоящее время доступ к гербарным коллекциям существенно ог-раничен, поскольку высокая историческая ценность образцов в сочетании с их хрупкостью и легкой повреждаемостью при работе может привести к невосполнимой утрате части свойств или всего объекта исследований. Особой проблемой является также недостаточная обеспеченность помеще-ниями для хранения и работы с гербариями.

Сложившуюся ситуацию можно изменить, используя современные информационные технологии. Их применение открывает новые возможности для изучения расти-тельного покрова региона, процессов его развития и изменений во времени и пространстве, а также способствует распространению информации о не-повторимых природных ресурсах края и уникальности гербарных коллек-ций ботанического музея Казанского университета.

Для удовлетворения информационных потребностей музея разрабатывается проект по созданию те-матического ресурса «Гербарии и коллекции Ботанического музея Казан-ского университета». В качестве инструментария для разрабатываемой информационной системы планируется использовать следующие популярные бесплатно распространяемые продукты, установленные на Web-серверах КГУ:

РНР обладает множеством преимуществ по сравнению с другими продуктами, в числе которых высокая производительность, нали-чие интерфейсов ко многим различным системам баз данных (например, PostgreSQL, mSQL, Oracle, Informix, InterBase, Sybase), встроенные биб-лиотеки для выполнения многих общих задач, связанных с Web, простота изучения и использования, переместимость (пакет РНР и разработанные в его среде программы можно использовать под управлением различных операционных систем).

— МуSQL — система управления реляционными базами данных, которая идеально интегрируется с РНР и служит основой создания динамических Web-сайтов. Сервер МуSQL управляет доступом к данным, позволяя рабо-тать с ними одновременно нескольким пользователям, обеспечивает быст-рый доступ к данным и гарантирует предоставление доступа только имеющим на это право пользователям. Таким образом, МуSQL является многопользовательским, многопотоковым сервером. Он применяет SQL (Structured Query Language — язык структурированных запросов), исполь-зуемый по всему миру стандартный язык запросов к базам данных. Коли-чество строк в таблицах может достигать 50 миллионов.

В рамках проекта создается база данных, включающая общую науч-ную характеристику образцов коллекций музея. Для описания образцов разработана структура записи, включающая свыше 40 признаков, учиты-вающих морфологию, таксономию, систематику, флористику, экологию вида. Каждый образец будут сопровождать сведения о географической привязке, историческая справка о его находке и источнике поступления, а также описание сохранности образца. Кроме того, описание будет допол-нено изображениями образца, что позволит в дальнейшем создавать муль-тимедийные обучающие курсы. В создаваемом ресурсе также предусмот-рена возможность доопределения и переопределения гербарного образца и возможность комментария к изображению или описанию. В качестве ис-точников данных используются инвентарные книги и каталоги, акты приема и выдачи образцов и другая учетная документация. На сегодня на-учный паспорт гербарного образца имеет следующую структуру:

Номер КП — номер в книге поступлений (сквозная нумерация).

Инвентарный номер — номер в конкретной коллекции, первый символ — буква.

Дата поступления, источник, способ поступления (дар, завещание, по-купка, обмен, передача, сборы и т.д.), документы (номер акта приема, да-та).

Количество образцов.

Семейство с указанием синонимов.

Название рода с указанием синонимов.

Название вида с указанием синонимов.

Морфологическое описание (группа признаков).

Жизненная форма (группа признаков). Химический состав (группа признаков).

Практическое значение (группа признаков).

Подвид, разновидность, форма, мутации.

Автор систематической единицы.

Коллектор.

Автор образца.

Дата и место сбора (бот. сад, опытная станция, питомник, в природе).

Страна, область, ближайший геогр. пункт (новое и старое название).

Высота над уровнем моря, широта и долгота.

Экспозиция.

Почвенные условия.

Характер произрастания и форма роста.

Фитоценоз.

Экология вида (группа признаков).

Категория типа (типичный, редкий, рассеянный).

Статус образца (культурный, дикорастущий и др.).

Номер стеллажа, номер коробки, номер листа.

Переопределение (<детерминантка>).

Комментарии.

Легенда (исторические сведения).

Описание сохранности.

Экспонирование (где и когда).

Примечания.

Публикации (автор, название, дата, издательство).

Дата сверки наличия.

Дата ввода информации.

Ответственный.

Фото гербарного листа с фрагментами.

Фото растения в природе.

Доступ к базе данных будет осуществляться посредством обычного Web-браузера (Netscape Navigator или Internet Explorer). Информация из базы данных будет выдаваться в виде НТМL-страницы и включать в себя все вышеперечисленные характеристики гербарного образца и его изобра-жение.

Учитывая большой объем создаваемой базы данных, для удобства пользователей запланирована разработка гибкой системы навигации, кото-рая будет включать в себя, с одной стороны, уже готовые списки гербарных образцов, сгруппированных по одному или нескольким общим при-знакам (например, по видовой классификации), а с другой — механизм по-иска через специальные экранные формы, позволяющий отыскивать гербарные образцы, удовлетворяющие любой комбинации вышеперечислен-ных параметров.

В силу неоднозначности мнений об отнесении объекта к тому или иному разделу классификации в классических гербариях существует воз-можность переопределения объекта: запись на специальном листе бумаги, наклеиваемом на гербарный лист («детерминантка»). В связи с вышеиз-ложенным, в разрабатываемую информационную систему предполагается включить различные механизмы обратной связи с пользователями, зани-мающимися научными исследованиями. В частности, для накопления раз-личных мнений и замечаний по тому или иному гербарному образцу, оп-ределенному кругу зарегистрированных пользователей будет открыт дос-туп в режиме записи к полям <переопределение> (электронный аналог <детерминантки>) и <комментарии>.

В результате реализации проекта будет создан информационный ре-сурс, обеспечивающий доступ к постоянно обновляемой и пополняемой базе данных, включающей полную характеристику гербарного образца из коллекций Ботанического музея и имеющий возможность поиска и обоб-щения накопленной информации в режиме запросов через интернет. Это позволит повысить качество научно-исследовательской, учебной, популяризаторкой, профориентационной работы, даст возможность усовершенст-вовать систему учета и информационное обслуживание, ускорит подготов-ку к выпуску печатных изданий (каталогов, путеводителей, буклетов, про-спектов, атласов, альбомов, определителей и др.) и облегчит контроль за сохранностью коллекций. Доступ через локальную сеть университета по-зволит включить этот информационный ресурс в учебный процесс, повы-сить качество профессиональной подготовки студентов, а использование доступа через интернет — распространить полученный опыт на другие му-зеи и вузы, вести оперативный поиск и обмен научной информацией с ми-ровым научным сообществом. Электронный гербарий будет незаменим при проведении научных изысканий и практических работ в области анатомии и морфологии растений, микологии, систематики высших и низших растений, лихенологии, сравнительной морфологии и анатомии растений, экологии растений, фитоценологии, палеоботаники, флористики, лекарственных растений, бриологии, ботанической географии, филогении, лесоведения, луговедения, болотоведения, декоративного цветоводства и многих других.

Электронный форум предоставит возможность проведения научных дискуссий и обмена мнениями по ряду научных проблем. С целью повы-шения информационной насыщенности сайта дорабатываются различные справочники, запланировано формирование тематического тезауруса.

Работа поддержана грантом РФФИ 02-07-90230.

СРЕДСТВА СОПРОВОЖДЕНИЯ ОБУЧЕНИЯ ПРИ РАБОТЕ С ЛОКАЛЬНЫМ МУЛЬТИМЕДИА КУРСОМ

В. М. Вымятнин, С. Ю. Заиграев

Томский государственный университет

Обучение с использованием компьютерных технологий постепенно из экзотики превращается в один из стандартных компонентов учебного процесса. Технологии дистанционного обучения не только широко используются в довузовской подготовке и заочном обучении, но постепенно занимают существенное место и в очном обучении.

Компьютерные обучающие системы (электронные учебники) обладают мощными возможностями ветвления и предполагают активное участие обучаемого в работе с учебным материалом. Существенный дидактический эффект обеспечивает использование мультимедиа средств.

Технологии дистанционного обучения в значительной мере рассчитаны на самостоятельную работу студента. Практически все известные нам мультимедиа учебники не обеспечивают обратной связи между преподавателем и студентом. Не отрицая пользы самостоятельной работы, заметим, что постоянный контакт с преподавателем может повысить эффективность обучения: даже мелкие недочеты студента сразу становятся видны и поддаются корректировке,

Рациональная структура курса должна быть инвариантна к содержанию учебной дисциплины. Фактически общепринятой является следующая структура для мультимедиа курсов [1,2]:

Введение в дисциплину (история, предмет, актуальность, место и взаимосвязь с другими дисциплинами программы по специальности);
Учебную программу по дисциплине (курсу);
Цель и задачи изучения дисциплины;
Методические указания по самостоятельному изучению курса;
Оглавление;
Основное содержание, структурированное по разделам (модулям);
Тесты, вопросы, задачи с ответами для тренинга (по разделам);
Итоговый тест;
Практические задания для самостоятельной работы;
Тематика для небольших научно-исследовательских работ (МИНИ-НИР);
Толковый словарь терминов;
Список сокращений и аббревиатур;
Заключение;
Список литературы (основной, дополнительной, факультативной);
Хрестоматия (дайджест) по дисциплине, содержащая выдержки из учебников, научных и журнальных статей, методик и др. учебных материалов по тематике курса;
Краткая творческая биография автора пособия.

С точки зрения организации обратной связи наиболее важны пункты 6 — 9. Данные пункты необходимо дополнительно структурировать. Например: Итоговый тест наверняка будет состоять не из одного задания, а тогда преподавателю стоит знать, как именно отвечал ученик на разные части итогового теста. Основное содержание, структурированное по разделам, также будет состоять из нескольких больших частей, в которых так же необходимо отслеживать, сколько времени студент работал с каждой главой. Расставить контрольные точки, в которых будут собираться данные об успеваемости студента, чтоб повысить эффективность обучения с мультимедиа учебником.

Обратную связь между обучающимся и преподавателем (в автоматическом режиме информировать преподавателя о действиях студента) должен обеспечить встраиваемый в курс программный модуль.

Для сетевых электронных учебников, базирующихся, как правило, на сетевом протоколе HTTP, проблема может быть решена на серверной стороне, поскольку все действия студента, начиная со входа в курс, легко протоколируются системными средствами. В случае же работы с локальной версией, распространяемой на CD, целесообразно использовать другие средства.

Для реализации поставленной задачи максимально подходит сетевой протокол SMTP. Он поддерживает передачу сообщений (электронной почты) между произвольными узлами сети internet. Имея механизмы промежуточного хранения почты и механизмы повышения надежности доставки, протокол SMTP допускает использование различных транспортных служб. Он может работать даже в сетях, не использующих протоколы семейства TCP/IP. Кроме того, этот протокол нетребователен к пропускной способности канала.

На начальном этапе разработки модуль обратной связи не интегрировался в мультимедиа учебник, а использовался как независимое приложение, работающее по следующему алгоритму:

— после запуска программа определяет, есть ли соединение с выбранным smtp сервером (если соединение отсутствует, продолжение невозможно);

— при удачном соединении появляется окно для ввода информации, идентифицирующей пользователя;

— после регистрации появляется текстовое поле для ввода информации и кнопка <отправить>, после нажатия на которую происходит отправка текста на заданный e-mail адрес.

При интеграции модуля в учебник регистрация проводится один раз, а отправка сообщений осуществляется по возникновению соответствующих событий (например, нажатия на определенные кнопки). При этом текст сообщения формируется автоматически в соответствии с контекстом.

В качестве среды разработки модуля был выбран Visual Basic. Компонент Winsock Control, поставляемый с Visual Basic — очень мощный инструмент, позволяющий интегрировать в приложение поддержку любого из протоколов, используемых в Интернет. На выбор повлиял и тот факт, что эта среда использовалась при создании большинства мультимедиа курсов ИДО ТГУ.

Данная технология позволяет преподавателю получать информацию о познавательной деятельности студента и, при необходимости, корректировать ее. Однако при ее использовании появляются дополнительные требования к электронному учебнику: он должен иметь четкую структуру. Уже на этапе подготовки педагогического сценария автор должен определить, какие темы наиболее важны, в каких могут возникнуть проблемы. Необходимо выделять ключевые пункты, в которых информация о достижениях обучаемого будет максимально полезной, чтобы преподаватель не утонул в множестве писем-отчетов о проделанной обучаемым работе.

Литература

1.Теоретические основы создания образовательных электронных изданий./Беляев М.И., Вымятнин В.М., Григорьев С.Г. и др. — Томск: Изд-во Том. Ун-та, 2002. — 86 с

2.А. А. Андреев. Диссертация на соискание ученой степени доктора педагогических наук: «Дидактические основы дистанционного обучения в высших учебных заведениях»; МЭСИ. http://www.iet.mesi.ru/dis/oglo.htm

ЭЛЕКТРОННЫЕ УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЕ КОМПЛЕКСЫ ПО ОБЩЕПРОФЕССИОНАЛЬНЫМ ДИСЦИПЛИНАМ

В. П. Довгун, В. Е. Авраменко

Красноярский государственный технический университет

Современный уровень компьютерной техники, быстрое развитие интернет открывают возможности для создания информационно-обучающей среды, под которой понимают комплекс современных информационных технологий, обеспеченных необходимыми методическими, программными и техническими средствами, ориентированными на процесс обучения.

Одним из средств формирования информационно-обучающей среды в техническом университете является создание электронных учебно-методических комплексов по дисциплинам, прежде всего естественно-научным и общепрофессиональным.

В Красноярском государственном техническом университете в течение ряда лет ведутся работы по созданию электронных учебно-методических комплексов (ЭУМК) по общепрофессиональным дисциплинам <Теоретические основы электротехники> и <Электротехника и основы электроники>, <Теоретическая механика>, <Теория механизмов и машин>. Основными компонентами разрабатываемых ЭУМК являются:

Программа-навигатор, выполняющая организационные и сервисные функции (регистрация пользователя, справочная информация об изучаемой дисциплине, отслеживание траектории работы обучающегося, фиксация результатов обучения).
Электронное учебное пособие, представляющее набор взаимосвязанных HTML документов, объединенных в единую логическую структуру и включающее текст, статические и динамические изображения, элементы меню и навигации.
Автоматизированный лабораторный практикум.
Система тестирования и контроля знаний.

Ядром ЭУМК является учебное пособие, выполняющее функции учебника и электронного тренажера. Оно имеет модульную структуру. Связь между модулями осуществляется с помощью гиперссылок. Доступ по разделам и темам реализован с помощью инструмента <Содержание>, представляющего все темы курса в виде иерархической структуры.

Учебное пособие включает:

— теоретический материал;

— практикум для выработки умения и навыков, где представлены пошаговые решения типовых задач и упражнений по изучаемой дисциплине;

— методические рекомендации по изучению курса;

— глоссарий.

Каждый модуль содержит гипертекст с внедренными в него рисунками, таблицами, графиками и т. д. При необходимости с помощью <горячих> клавиш могут быть вызваны калькулятор или математический пакет.

Автоматизированный лабораторный практикум (АЛП) представляет комплекс программных и методических средств, обеспечивающих проведение лабораторных работ на реальных физических объектах либо на математических моделях, формируемых с помощью моделирующих программ.

Стратегия выполнения лабораторного практикума предполагает следующие процедуры:

— получение индивидуального задания;

— предварительный расчет;

— компьютерное моделирование;

— математическая обработка результатов;

— подготовка отчета.

Программное обеспечение АЛП включает следующие подсистемы.

— Управляющую;

— Предварительного тестирования;

— Моделирования;

— Формирования итогового отчета.

Управляющая подсистема содержит описание моделируемой цепи и последовательность выполнения лабораторной работы. Подсистема должна иметь дружественный интерфейс и использует гипертекстовое и полиэкранное структурирование, обеспечивающее быстрый переход к требуемому разделу.

Подсистема тестирования предназначена для контроля усвоения знаний о процессах в моделируемой цепи, достаточных для проведения лабораторной работы.

Подсистема моделирования осуществляет программную имитацию исследуемого объекта на базе определенной математической модели. Для используемых моделирующих программ обязательны:

— Наглядное графическое представление моделируемого объекта и лабораторной установки;

— отображение результатов моделирования на панелях виртуальных измерительных приборов.

Удобным средством реализации виртуального лабораторного практикума по дисциплинам электротехнического и радиотехнического профиля являются программы схемотехнического моделирования, такие как Electronics workbench, Circuit maker, Multisim. Эффективной средой конструирования автоматизированного лабораторного практикума является пакет LabVIEW.

Подсистема формирования отчета формирует шаблон отчета по выполняемой лабораторной работе. В отчет заносятся результаты предварительного расчета, графическое изображение моделируемого объекта, результаты моделирования, а также выводы, поясняющие выполнение работы.

Виртуальный лабораторный практикум позволяет решить такие проблемы, как экономия средств, затрачиваемых на лабораторное оборудование, сокращение времени на подготовку и проведение лабораторных работ, приобретение навыков использования современных математических пакетов.

Система тестирования предназначена для проведения промежуточного и итогового тестирования по естественнонаучным и общепрофессиональным дисциплинам. Она имеет две основные части — конструктор тестов и программу-интерпретатор.

Конструктор тестов предназначен для создания тестовых заданий. Задания могут быть выданы студенту как в электронной (на экране монитора) так и в бумажной форме. Программа-интерпретатор предназначена для генерации тестовых заданий, проведения тестирования и проверки результатов.

Разрабатываемая информационно-обучающая среда предназначена для студентов как дистанционной, так и традиционной очной форм обучения. Использование разрабатываемых материалов для студентов очной формы позволяет повысить эффективность самостоятельной работы и одновременно уменьшить нагрузку на преподавателя.

АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ КОНСУЛЬТИРУЮЩАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ДИСТАНЦИОННОГО ОБРАЗОВАНИЯ (ДО)

Е. А. Гнатына, Е. Ф. Жигалова

Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники

Внедрение новых информационных технологий в образование привело к появлению новых образовательных технологий и форм обучения, базирующихся на электронных средствах обработки и передачи информации. [1]

Авторами был проведен анализ технических средств и технологий, использующихся в учебном процессе в различных ВУЗах, применяющих систему ДО. По характеру решаемых задач их можно разделить на инструменты обучающие, тестирующие и средства связи. Обучающие средства включают в себя: глоссарии, средства поиска, предметные указатели, электронные учебные пособия, видеокурсы лекций и др; тестирующие средства — тест/опросы, средства самопроверки, адаптивные системы тестирования и т.д.; средства связи включают: форумы, почту, чаты, списки рассылки, компьютерные конференции(www-board), аудио и видеоконференции.

Обычный лекционный курс в традиционном контактном обучении предполагает: запись конспекта лекций, комментирование, учебного материала лектором, субъективную экспертную оценку знаний на устном итоговом экзамене, консультирование. Причем, консультирование является не только отдельно вынесенной единицей в процессе обучения. По сути, оно входит во все остальные, как то: лекция, комментирование, контроль и т.д. То есть консультирование представляет собой оперативную обратную связь преподавателя с учеником, сопутствующую всем методическим единицам традиционного контактного учебного процесса.

Взаимодействие преподавателя с учеником в традиционном контактном учебном процессе представлено в моделях (рисунок 1).

В ДО функции преподавателя выполняют обучающие и тестирующие средства, представляющие собой законченные программные продукты, полностью автоматизированные, а также видео и печатный методический материал, образующие автоматизированную среду обучения (рисунок 2).

Созданная в настоящее время автоматизированная среда обучения не содержит такой важной компоненты как автоматизированное консультирование, которая является важной составной частью обучения (рисунок 3).

В ходе консультирования традиционным способом (преподаватель -> ученик) уровень незнания оценивается учителем интуитивно. Попытка формализации этого процесса в настоящее время сводится к разработке тестов различного уровня сложности.

Система консультирования должна быть динамической в том смысле, что она должна быть способна адаптировать подаваемый к изучению материал к уровню подготовленности студента, определяя пробелы в знаниях, которые он должен ликвидировать. Предлагаемый подход к созданию автоматизированной консультирующей системы основан на принципах организации систем искусственного интеллекта.

В задаче автоматизации консультирования явно выделяются несколько понятий: предметная область (ПрО), анализ знаний (АЗ) и ликвидация неусвоенностей материала в ПрО студентом или консультирование.

Для формального представления структуры учебного материала удобно использовать семантическую сеть, вершинами которой являются единицы знания предметной области. Каждая вершина принадлежит какому-то одному уровню. Если все множество понятий обозначить как М {m1, m2, m3, :, mn}, то любое понятие m_ij является i-тым элементом на j-том уровне. Для усвоения некоторого понятия ПрО на j-том уровне необходимо знать входящие в него понятия с (j-1)-го более легкого уровня и т.д.

На рисунке 4 приведена структурная схема разрабатываемой автоматизированной консультирующей системы, которая состоит из двух основных блоков: блока анализа знаний и блока ликвидации неусвоенности материала. В системе введено понятие уровней знания, который студент показывает при АЗ: 1. <знает>, 2. <не знает>. Входным данным для блока АЗ является отправная вершина семантической сети ПрО, по которой студенту понадобилась консультация.

Выходным данным блока АЗ является карта неусвоенности материала, которая состоит из множества вершин семантической сети ПрО, по которым студент показал уровень «не знает». Следующим основным блоком системы является блок ликвидации неусвоенности материала. Механизм ликвидации неясностей предполагает анализ карты неусвоенности материала, и предложения методики ликвидации «пробелов» в знаниях у студента. Входным данным для механизма ликвидации неясностей является карта неусвоенности материала, а выходным данным является получение требуемой консультации.

Автоматизированную консультирующую систему можно рассматривать как ещё одно звено в наборе учебно-методического программного обеспечения (УМПО) студента, обучающегося по дистанционной технологии, а так же как средство получения он-лайн консультаций через Web.

Литература

Вымятин В.М., Демкин В.П., Можаева Г.В., Руденко Т.В. Мультимедиа-курсы:методология и технология разработки. Открытое и дистанционное образование, научно-методический журнал — Томск, 2002;
Искусственный интеллект: Справочник. В 3 — х кн. Кн.2: Модели и методы / под ред. Поспелова Д.А. М.: Наука, 1980. 304 с.

ПОДХОДЫ К ПРИМЕНЕНИЮ ЭЛЕКТРОННЫХ СРЕДСТВ ОБУЧЕНИЯ В МЕЖДУНАРОДНОЙ ПРАКТИКЕ

А. К. Волков, М. Р. Меламуд

Российская экономическая академия им. Г.В. Плеханова, г. Москва

В современном мире явно просматриваются тенденции глобализации не только в экономике и политике, но и в образовании, что представляется вполне объективным процессом. Это достигается внедрением и распространением новейших информационных технологий, позволяющих доставить образовательный продукт в режиме on-line в любую точку планеты (принцип any course/any time/ anywhere). (Наряду со сторонниками идеи глобализации образования существуют и ее противники, отстаивающие принципы кооперации независимых образовательных структур.) На пути глобализации образования встает проблема отсутствия единого языка обучения. В связи с этим создаются специальные проекты для координации усилий различных образовательных учреждений в рамках единой концепции.

На современном этапе развития дистанционного обучения в российских вузах, в том числе в РЭА им. Г.В. Плеханова, организация учебного процесса строго регламентирована на законодательном уровне. Программы высшего профессионального образования с использованием дистанционных технологий могут осваиваться в различных формах в зависимости от объема обязательных занятий педагогического работника высшего учебного заведения с обучающимися: очной, очно — заочной (вечерней), заочной, в форме экстерната. Допускается сочетание различных форм получения высшего профессионального образования.

В Академии программы высшего профессионального образования реализуются с использованием современных дистанционных образовательных технологий на базе заочной формы обучения. Минимальный объем занятий с преподавателем, который должен быть обеспечен, составляет 160 часов в год. Одной из стратегических задач Академии на ближайшую перспективу выступает привлечение абитуриентов из регионов России и других стран, что является объективным процессом интеграции Академии в единое образовательное пространство. Но для успешного решения этой задачи ключевым фактором выступает именно организация учебного процесса с применением дистанционных образовательных технологий.

Основываясь на зарубежном опыте, решение данной задачи возможно при условии создания полного комплекта учебно-методической базы по всем дисциплинам программы подготовки по соответствующему направлению (специальности) в электронном виде, включая разработку заданий для осуществления промежуточного контроля знаний студентов, утверждение форм и методов проведения итоговой государственной аттестации студентов, обучающихся с использованием дистанционных технологий, что реально возможно после внесения изменений в нормативные правовые акты, регулирующие деятельность субъектов в сфере образования на государственном уровне

Анализ зарубежного опыта показывает, что проблема обеспечения консультаций с преподавателями при реализации программ дистанционного обучения так остро не стоит в зарубежных странах и на законодательном уровне не существует видимых препятствий и ограничений. Активное использование теле- и видеоконференций, создание виртуальных групп студентов как отдельно по каждой дисциплине, так и в целом по конкретной программе подготовки, позволило бы частично решить эту проблему на начальном этапе.

Прежде всего, хотелось бы отметить широкое использование в зарубежных дистанционных курсах иллюстративных материалов самого разного типа от простых рисунков до анимационных и видео фрагментов, позволяющих легче понять суть происходящего. Здесь особенно важен принцип «лучше один раз увидеть:».

Модульный характер построения компьютерных учебников является самым распространенным в мире, что представляется обоснованным, т.к. дает возможность сделать учебник привлекательным для пользователей различных квалификаций. Наличие в учебнике смысловых гиперссылок между модулями позволит сформировать целостную систему обучения.

Наряду с используемыми методиками представляется целесообразным больше внимания уделить самостоятельной работе студентов, представив ее в различных видах, таких как построение алгоритмов решения, проектирование, решение расчетно-аналитических задач, оценка результатов проведенных расчетов и экспериментов, сравнительный анализ результатов, полученных различными способами и др.

Литература

2002 EDEN ANNUAL CONFERENCE «OPEN AND DISTANCE LEARNING IN EUROPE AND BEYOND RETHINKING INTERNATIONAL CO-OPERATION». Conference Proceedings.

ПОДГОТОВКА И ЧТЕНИЕ ЛЕКЦИЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ НОВЫХ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

К. Р. Адамадзиев, С. А. Ахмедов

Дагестанский государственный университет, г. Махачкала

Применяемая в Дагестанском государственном университете методика подготовки и чтения лекций с использованием новых информационных технологий (НИТ) является составной частью работы по разработке и внедрению в учебный процесс компьютерных обучающих и контролирующих средств. Одной из дисциплин, на примере которой нами апробирована новая методика, является <Экономико-математические методы и модели> (ЭММиМ). Выбор этой дисциплины объясняется рядом причин:

— особенностью дидактических материалов, в которых преобладающее место занимают математические модели (формулы), таблично-графические материалы, задачи, требующие выполнения расчетов на ПЭВМ по выявлению экономических связей и зависимостей, поиску оптимальных вариантов решений и др.;

— относительной сложностью дисциплины для студентов как дисциплины сформировавшейся на стыке трех наук (экономики, математики и кибернетики);

— наличием большого опыта преподавания этой дисциплины (авторами);

— разработанностью и наличием универсальных средств, позволяющих реализовать на ПЭВМ решение различных типов экономико-математических задач.

Разработанная нами обучающе-контролирующая программа включает: рабочую программу, электронное учебное пособие, методические материалы и задания для лабораторных и практических занятий, видеолекции, видеослайды, тестовые материалы.

Оболочка создана группой студентов специальности <Информационные системы в экономике> под научным руководством авторов. В 2002-2003 учебном году все лекционные занятия по дисциплине <Экономико-математические методы и модели> проведены с использованием обучающе-контролирующей программы (ОКП).

На первой (вводной) лекции рассматривается сущность, элементы и структура ОКП, излагается методика работы с ней. Студенты ознакамливаются со списком рекомендуемой литературы и рабочей программой. Демонстрируется обучающе-контролирующая программа.

Общая схема чтения лекции по конкретной теме дисциплины следующая:

— сообщаются названия темы и вопросов с одновременным показом фрагмента электронной рабочей программы по данной теме;

— производится показ материалов электронного учебного пособия по данной теме;

— производится просмотр-прослушивание видеолекции (по отдельным темам);

— излагаются материалы лекции в сопровождении видеослайдов или других видеоматериалов;

— производится повторный показ слайдов и объяснение отдельных фрагментов лекции (по просьбе студентов);

— проводится публичное (показательное) тестирование (по завершению одной или нескольких тем).

Основная часть лекции — это изложение материала по вопросам в сопровождении видеодемонстрационных материалов. Важным моментом здесь является обеспечение оптимального сочетания излагаемого лектором материала с показом видеоматериалов. Используемые видеоматериалы могут быть различными: видеослайды, элементы и средства универсальных офисных программ. Видеослайды — это фрагменты основных теоретических положений излагаемой темы, таблицы, схемы, диаграммы, графики, математические формулы и модели, подготавливаемые лектором. Элементы и средства офисных программ — это встроенные функции, процедуры и др., используемые для решения различных типов экономико-математических задач (например, математические, статистические и финансовые функции, процедура <Поиск решения:> электронных таблиц и др.).

Подготовка и чтение лекции с использованием цифровых видеоматериалов предъявляет высокие требования к квалификационному уровню преподавателя-лектора и интенсифицирует его труд. Подбор материалов для видеослайдов, определение формы их представления на демонстрационном экране, встраивание цветовых, звуковых и иных мультимедиа эффектов, оптимальная взаимоувязка излагаемого текстового материала с материалами видеослайдов — вот неполный перечень новых элементов, с которым сталкивается лектор при чтении лекции с использованием цифровых видеослайдов. Здесь нет единого методического подхода, все зависит от особенностей изучаемой дисциплины и мастерства преподавателя. Лекция с использованием средств цифровой видеодемонстрационной техники — это своего рода фильм, режиссером которого выступает преподаватель-лектор. Качество и интенсивность труда преподавателя возрастает, поэтому такой труд должен быть более высоко оплачиваемым.

По завершению сложных и объемных тем целесообразно, как показывает наш опыт, проведение в рамках лекционных занятий <показательного> тестирования, рассчитанного на 30-45 мин. Этот прием преследует достижение следующих целей:

— психологической подготовки студентов к текущему (итоговому) контролю знаний;

— демонстрации эффективности компьютерного тестирования;

— повышения интереса и доверия к вычислительной и видеодемонстрационной технике;

— реализации эффекта группового контроля уровня подготовки;

— предварительной оценки степени усвоения темы студентами.

На тестирование 1 студента отводится 5-7 мин, в течение которых он отвечает на 5-10 тестовых вопроса.

Проведение подобного тестирования не укладывается в рамки традиционной лекции. Однако использование новых информационных технологий позволяет в пределах времени, отводимого на одну лекцию изучать заметно больший объем теоретического материала. Поэтому тестирование осуществляется не в ущерб изучению теоретического материала, а за счет экономии времени, достигаемой при использовании НИТ.

В отличие от традиционных видов наглядных средств (записи на доске, плакаты, слайды для диапроектора и др.) цифровые видеослайды могут быть не только использованы в процессе чтения лекции, но и предложены студентам на электронных носителях, а также установлены на образовательном сервере вуза для дистанционного доступа, т.е. они могут храниться, накапливаться, модифицироваться, тиражироваться.

При изложении отдельных разделов и тем нами используются видеолекции, т.е. лекции, в которой переведены на компьютерную основу не только таблично-графические материалы (слайды), но и речь лектора. Разработка видеолекции является в настоящее время процедурой достаточно трудоемкой и предъявляет повышенные требования к ресурсам компьютера (частота, память и т.д.), что ограничивает их широкое применение. Кроме того, цифровая речь преподавателя не может полностью заменить живую речь лектора. Поэтому такие лекции должны быть небольшими по объему (не более 10-20 мин.) и целесообразны по наиболее сложным темам дисциплины

ПРОГРАММНЫЕ СРЕДЫ В ДИСТАНЦИОННОМ ОБУЧЕНИИ

А. А. Шелупанов, О. М. Раводин, А. П. Зайцев

Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники

Под образовательным порталом будем понимать портал, предназначенный для обучения (создания, передачи, контроля знаний и подтверждения достигнутого образовательного ценза). При отсутствии функций обучения, портал является лишь информационным порталом системы образования.

Под образовательными Интернет-ресурсами понимаются:

— Интернет-ресурсы, созданные специально для использования в процессе обучения (образовательные и учебно-методические материалы) на определенной ступени образования и для определенной предметной области;

— Интернет-ресурсы, предназначенные для информационного обеспечения системы образования, деятельности образовательных учреждений или органов управления образованием.

В условиях использования электронных технологий обучения в среде Интернет и, в частности, при развитии системы открытого образования, образовательные учреждения испытывают потребности в программных средствах организации и проведения автоматизированных лабораторных практикумов в режиме многопользовательского удаленного доступа по сети Интернет. Данная потребность удовлетворяется либо путем приобретения готовых программных средств, как правило, зарубежного производства, либо путем собственной разработки. Первый путь связан с существенными финансовыми затратами, не всегда доступными для образовательного учреждения; второй — требует от местной группы разработчиков решения всего объема достаточно типичных и рутинных задач и не позволяет эффективно использовать разделение труда. Вместе с тем в мире все большее распространение получает практика совместной разработки программных средств различными коллективами разработчиков на основе свободно распространяемого программного кода.

При создании программных комплексов для организации и проведения автоматизированных лабораторных практикумов в режиме многопользовательского удаленного доступа по сети Интернет данный подход позволяет образовательным учреждениям использовать готовые программные продукты. При этом экономятся собственные силы и средства, остается широкое поле для собственного творчества. Применение компьютерных технологий позволяет автоматизировать не только вычислительные процессы и графическое представление результатов расчетов, но и учебный процесс, создать моделирующие системы.

Особенно эффективно применение моделирующих программных систем при дистанционном обучении (ДО), когда обучающийся может воссоздать условия реальной лаборатории у себя на ПК дома или в местном центре ДО.

Наличие программной интегрированной обучающей среды с удобным пользовательским интерфейсом позволяет самостоятельно осваивать изучаемую дисциплину, контролировать уровень знаний студентов, выполнять практические и лабораторные работы, а также курсовые и дипломные проекты. При использовании Internet-технологии интегрированные обучающие среды незаменимы при дистанционной технологии обучения.

Программные обучающие среды, обладающие автоматизированными процессами контроля знаний и регистрацией результатов выполнения лабораторных, практических работ способны обеспечить изучение теоретического материала по электронным учебникам, выполнение практических и лабораторных работ по изучаемой дисциплине, контроль качества обучения.

Интегрированные программные обучающие среды должны включать в свой состав кроме программной оболочки обучающей системы набор моделирующих систем, предназначенных для непосредственного исследования статических и динамических процессов в цепях или системах.

Разработанная на кафедре КИБЭВС ТУСУР сетевая автоматизированная обучающая система предназначена для автоматизации процесса обучения и оценки знаний в режиме on-line.

Система построена с использованием клиент-серверной технологии. В качестве серверной части используется web-сервер Apache с языком обработки сценариев PHP и базой данных MySQL. В качестве клиентской части может использоваться любой web-броузер с поддержкой языка JavaScript. Соединение клиентской части системы с серверной производится по протоколу HTTP и может быть организовано как на локальном компьютере, так и в компьютерной сети практически любой организации (локальной сети компьютерного класса учебного заведения (intranet), так и в глобальной сети (internet)).

В системе присутствует разграничение доступных операций с использованием принципа «тип пользователя». В системе три вида «типов»:

* студент: может просматривать учебный материал, проходить тесты, просматривать оценки за проведенное тестирование (просматриваются только оценки, а не сами ответы);

* преподаватель: может редактировать учебно-методический материал, просматривать оценки за проведенное тестирование по определенному студенту (или по выбранной теме) и ответы студента по тесту (для разрешения спорных ситуаций);

* администратор: выполняет функции добавления/удаления пользователей системы.

В начале работы любой пользователь проходит процедуру регистрации в системе, после чего она сама представляет интерфейс, соответствующий «типу» пользователя.

Основные режимы работы системы перечисляются ниже.

Обучение:

* подача учебного материала через web-браузер (включая графику, аудио, видео и любой другой информации, доступной для отображения в браузере, в том числе JavaScript и Java-апплетов);

* навигация по учебным материалам в виде иерархического меню трех уровней (предмет, тема, лекция).

Тестирование:

* выдача вопросов по теме тестирования через web-браузер (включая графику, аудио и т.д.);

* просмотр текущей успеваемости учащегося.

Преподавательский контроль:

* просмотр текущей успеваемости студентов по группам и выборочно;

* просмотр журнала ответов студента (для анализа спорных оценок).

Администраторские расширения:

* добавление/удаление пользователей в систему.

Серверная часть системы может работать под управлением Windows 98 или Windows NT4-2000. Клиентская часть рассчитана на IBM PC совместимый компьютер с оперативной памятью не менее 32 Мбайт.

Браузеры: Microsoft Internet Explorer 5.0 и выше, Opera 5.12 и выше, Netscape Navigator 4.0-4.75. В случае использования мультимедиа курсов требования могут возрастать.

Анализ характеристик моделирующих программ для систем автоматического управления показывает, что наиболее подходящими программами для использования в компьютерных лабораторных практикумах по исследованию линейных систем автоматического управления является программа CLASSIC-3.01, а для исследования нелинейных систем — программа DORA—FUZZY.

Программа DORA—FUZZY может работать как в операционной среде DOS, так и в WINDOWS (WinDORA). При ее работе возможно использование как клавиатуры, так и манипулятора <мышь>. Программа обеспечивает вывод нескольких графиков динамических процессов в различных точках структурной схемы в единых координатных осях, что является ее несомненным достоинством.

При оценке возможностей моделирующих программ учитывались такие факторы как:

доступность программного продукта;
точность результатов моделирования;
порядок исследуемых САУ;
занимаемый объем дискового пространства;
функциональные возможности моделирующей программы;
визуализация результатов исследований;
простота фиксации результатов исследования САУ;
дружественность пользовательского интерфейса;
сохранение рабочей среды моделирования;
положительный опыт применения в отечественной практике.

В качестве инструментального средства исследования электрических и электронных цепей наиболее полно перечисленным требованиям удовлетворяет разработка фирмы Interactive Image Technologies Electronics Workbench (EWB). Особенностью программы является наличие контрольно-измерительных приборов, по внешнему виду и характеристикам приближенных к промышленным аналогам. Программа легко осваивается, имеет простой дружественный пользовательский интерфейс, удобна в работе. Адаптация пользователя к основным операциям занимает не более 20 минут. После составления схемы и ее упрощения путем оформления подсхем, моделирование начинается щелчком главного выключателя.

Студенческие версии программы широко используются в учебных курсах зарубежных технических университетов. Программа существует на 7 языках и постоянно совершенствуется, появляются новые версии, в том числе и профессиональные, наблюдается их преемственность и совместимость.

В зарубежных издательствах появились учебники по курсу теории цепей и электронике, базирующиеся на использовании этого пакета программ для проведения экспериментальных исследований.

Все версии программы, что имеет немаловажное значение для дистанционного образования, доступны для пользователя и включены во многие компакт-диски.

Литература

А.П. Зайцев, О.М. Раводин, Л.А. Торгонский. Применение моделирующих пакетов для создания виртуальных лабораторий. Тезисы международной научно-методической конференции «Новые информационные технологии в университетском образовании. Кемерово, 2002.
А.П. Зайцев, О.М. Раводин, А.А. Шелупанов. Некоторые подходы к созданию виртуальных лабораторий. Труды Всероссийской научно-практической конференции «Единая образовательная среда: проблемы и пути развития». Томск, 2002.
А.П. Зайцев, О.М. Раводин, Л.А. Торгонский, Т.С. Данылюк. Создание виртуальных лабораторий для дистанционного обучения. Сборник трудов «Интеллектуальные системы в управлении, конструировании и образовании». Томск, изд.STT, 2002.
О.М. Раводин. О методике дистанционного обучения студентов. Открытое и дистанционное образование. Выпуск 1 (5). 2002г.
А.П. Зайцев, О.М. Раводин, А.А.Шелупанов. Открытое и дистанционное образование. Выпуск 4 (8). 2002г.

О РАЗРАБОТКЕ ПРОГРАММНЫХ СРЕДСТВ УЧЕБНОГО НАЗНАЧЕНИЯ

Н. Т. Данаев, С. А. Боранбаев, Б. Б. Шолпанбаев

Казахский национальный университет им. аль-Фараби, г. Алма‑Ата, Казахстан

Одной из основных задач программы информатизации образования президента РК, является обеспечение школ обучающими программами по предметам средней школы. В этом направлении Научно-исследовательский институт математики и механики при КазНУ им. аль-Фараби (НИИ ММ) имея большой опыт разработки мультимедийных обучающих программ(МОП), внес существенный вклад.

НИИ ММ уже около десяти лет разрабатывает компьютерные средства обучения для высшего и среднего образования Республики Казахстан. За это время в рамках договоров, заключенных с Министерством образования и науки, Министерством культуры, информации и общественного согласия РК, Департаментом образования г. Алматы разработано и внедрено в учебный процесс 12 мультимедийных обучающих программ (казахскому языку, физике, геометрии), 7 электронных учебников (истории Казахстана, географии, физике), 6 виртуальные лаборатории (физике, биологии, геодезии, химии, информатике, гидромеханике) на казахском и русском языках.

Среди разработок указанного направления отметим выполненные по заказу Департамента образования г. Алматы электронный учебник «Иллюстрированная история Казахстана» (в двух частях), мультимедийные виртуальные физические лаборатории «Начала Электроники» и «Молекулярная и тепловая физика«, электронный учебник «Қазақ т_л_», мультимедийные виртуальные биологические лаборатории «Законы Менделя» и «Хромосомная теория наследственности«, а также разработанную по заказу Министерства культуры, информации и общественного согласия разработало и сдало в эксплуатацию мультимедийную программу по обучению казахскому языку государственных служащих. Разработанные НИИ ММ компьютерные средства обучения прошли испытания в Городском центре новых технологий в образовании г. Алматы и Городском институте переподготовки преподавательских кадров и внедрены в большинстве школ города Алматы, а также во многих высших и средних учебных заведениях Республики Казахстан.

Авторский коллектив НИИ ММ имеет 15 свидетельств о государственной регистрации объекта интеллектуальной собственности по электронным учебникам и мультимедийным обучающим программам.

Имеются акты внедрения в учебный процесс на механико-математическом и биологическом факультете КазНУ им. аль-Фараби, а также в более 100 средних школ г. Алматы и др. ВУЗов Казахстана.

Проведены курсы для преподавателей в Городском институте повышения квалификации и переподготовки кадров системы образования г. Алматы по использованию данных программ в учебном процессе. Через Городской институт повышения квалификации компьютерные программы внедряются в учебный процесс средних школ г. Алматы и других городов Казахстана.

Для разработки мультимедийных обучающих программ последних лет соответствующий стандарту образования средней школы была выбрана Web технология.

При разработке использованы современные мультимедийные технологии представления информации: Flash, JAVA аплеты, ActivеX элементы, аудио и видео, VRML. Возможность современных информационных технологий позволяет наглядно представить учебные материалы в виде объемных рисунков и управляемой анимации. Программная реализация трехмерной графики реализована с помощью OpenGL с включением в интернет технологию осуществлен в виде компонентов ActiveX.

Тестирующая среда позволяет поддерживать самостоятельную работу и контроль за выполнением с одобряющей обратной связью, указывая и анализирую допущенные неверные ответы.

Тестовая база содержится в файле СУБД Paradox, доступ к которому осуществляется через Borland Database Engine(BDE). База данных тестовых материалов содержит три уровня сложности. При тестировании выбирается соответствующий уровень сложности, как по темам, так и по всему учебному курсу.

Учебные фильмы представляют из себя стандартные AVI файлы составленные на языках высокого уровня. По сценарию фильма вспомогательные построения чертежей и вычисления воспроизводится синхронно с озвучиванием.

В МОП применена современная методика обучения шаг — за — шагом. Хрестоматийные материалы содержат биографии и фотографии известных ученых, история развития и современные применения.

РАЗРАБОТКА УЧЕБНОГО КУРСА В СРЕДЕ МУЛЬТИМЕДИА

В. И. Батищев, В. Ю. Мишин

Самарский государственный технический университет

Среди стадий разработки мультимедиа-системы для использования в сфере образования и профессиональной подготовки создание педагогического сценария занимает чрезвычайно важное место. Педагогический сценарий — это проект компьютерного курса, определяющий его структуру и содержание. Педагогический сценарий является не только формой выражения содержания учебного материала (предъявления информации) — он должен содержать описание способов управления обучением и контроля за ходом процесса обучения, и от его качества во многом зависит эффективность разработки компьютерного курса. Уже на стадии разработки педагогического сценария должен учитываться ряд требований, среди которых особое место занимают дидактические требования, основывающиеся на принципах обучения. К их числу относятся: научность содержания; соответствие представленного учебного материала ранее приобретенным знаниям, умениям и навыкам; систематичность и последовательность; гибкость, приспособляемость к индивидуальным особенностям учащихся; наглядность, сознательность и активность.

Условно разработку педагогического сценария можно разделить на ряд этапов:

Определение и конкретизация целей обучения и использования компьютерного курса, а также тех преимуществ, которые будут реализованы в процессе обучения. Компьютерное обучение следует использовать при изучении многих предметов, профессий, тем. Вместе с тем, перед началом работы над созданием педагогического сценария, следует решить, в чем будет состоять преимущество разработанного компьютерного курса. Рекомендуется использовать содержание тех предметов и тем, которые имеют более явственно выраженные смысловые связи, позволяют использовать аудиовизуальные средства комплексной обработки информации.
Отбор содержания учебного материала. Автору педагогического сценария необходимо отобрать из учебного материала (курса, темы, раздела) такие понятия, определения, примеры, иллюстрации, которые позволили бы учащимся увидеть, услышать, прочувствовать и понять основное смысловое содержание нового материала. Механический перенос информации из учебника в компьютерный курс не обеспечит педагогического эффекта. Учебный материал, отобранный автором, должен обеспечить раскрытие сущности явлений и процессов. Такой подход создаст возможность формировать у учащихся новый стиль мышления, развивать творческие способности. И, конечно, учебный материал, дидактически подготовленный автором сценария, должен ориентироваться на индивидуальные способности учащихся, опираться на ранее приобретенные знания, умения и навыки, стимулировать познавательную активность учащихся.
Логический анализ, структурирование и систематизация учебного материала. На этом этапе автор сценария определяет объем учебной информации, предъявляемой на каждом занятии. Результатом работы на этом этапе следует считать развернутое содержание обучения по темам. Важно определить объем знаний и умений, выделить основные понятия, подлежащие прочному усвоению. Изучаемый материал делится на части (информационные единицы) с таким расчетом, чтобы можно было обеспечить логику, обоснованность и целесообразность предъявления потоков учебной информации в каналах прямой и обратной связи. Необходимо учесть, что элементы учебного материала должны быть яркими, образными, соответствовать определенному уровню сложности, легко запоминаться. На этом этапе следует четко сформулировать методику подачи учебного материала, диалоговых коммуникаций, использования графики, анимации, видеоряда, музыкально-речевых вставок. На основании анализа отобранного учебного материала необходимо разработать систему заданий, задач, вопросов, которые обеспечат активное участие учащегося в диалоговом режиме, поэтапное сопоставление результатов обучения и достигаемого уровня знаний с предъявляемыми требованиями. Целесообразно предусмотреть возможность продвижения учащегося по «траектории обучения», которая может располагаться на различных уровнях сложности учебной информации в зависимости от результатов его деятельности.

При разработке алгоритма обучения следует определить направления всех переходов, схему предъявления учебной информации, активно используя инструментарий создания гиперсреды — формы организации текстового материала, работа с которым выполняется не в линейной последовательности, а обеспечиваются при необходимости переходы, изучение уточняющего материала; при этом идея ассоциативно связанной информации может распространяться на графическую и звуковую информацию.

Педагогический сценарий должен являться результатом творческой работы коллектива педагогов, методистов, художников-дизайнеров, программистов, хотя не исключается возможность разработки сценария одним человеком. Окончательный вариант сценария создается, как правило, после проработки всех деталей с программистом, ответственным за подготовку рабочего проекта. Совершенно очевидно, что хорошо разработанный и оформленный педагогический сценарий более напоминает опорный конспект, нежели пространный учебник.

Структура отдельного кадра (страницы) должна быть тщательно продумана. При определении структуры отдельного кадра необходимо учитывать, что перегруженность экрана текстовой информацией приводит к быстрой утомляемости обучаемого, потере интереса к дидактической программе. При оформлении сценария необходимо указать (отметить) те понятия, встретив которые обучаемый имеет возможность перейти к другой с границе, где эти понятия объясняются, и иметь возможность возвратиться к исходной точке или перейти к совершенно иному разделу курса.

Разработка обучающих курсов в среде мультимедиа (мультимедиа-курсов) является длительным и дорогостоящим процессом, поэтому важно хорошо представлять себе все основные этапы создания курса и возможные принимаемые на каждом этапе решения.

На предварительном этапе осуществляется выбор курса для его представления в среде мультимедиа, при этом должны быть выявлены уже существующие курсы по данной проблематике, определены предполагаемые затраты и время, необходимые для создания курса, а также его возможный тираж и аудитория, которой адресован курс. Общеобразовательные курсы должны учитывать особенности обучения, связанные с различным уровнем общей подготовки обучаемых (необходима оценка имеющихся знаний и подстройка системы для оптимального изложения), уровнем компьютерных знаний (необходим простой и интуитивно понятный интерфейс).

После того, как выбраны курс и аудитория, для которой он адресован, определяются цели обучения и степень сложности материала, который будет представлен в обучающей системе.

Данный этап предполагает написание текста курса, создание сценария обучающей темы, а также сценариев анимационных и видеофрагментов, эскизов интерфейса и анимации, сбор иллюстраций для сканирования. Главным компонентом учебного или дисциплинарного курса является учебный текст.

На этапе создания сценария разрабатываются эскизы иллюстраций и анимационных фрагментов, начинается подбор источников для видео и звукового оформления мультимедиа-курса. Соотношение текста (гипертекста) и медиа-элементов на видеостранице определяется назначением и уровнем сложности курса. Интерактивные курсы предполагают учебный процесс, основанный на взаимодействии с обучаемым. Сценарий изложения может быть изменен в зависимости от успехов обучения и пожеланий пользователя. По его же желанию может быть сформирован собственный сценарий. Обучение может проходить в виде ролевой игры с оценкой действий пользователя, могут быть поставлены виртуальные эксперименты по заданным им условиям. Качество исполнения интерфейса определяет восприятие пользователем учебного курса, при этом важно попытаться достичь равновесия между эстетикой, содержанием и общим впечатлением от работы с курсом.

УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕСУРСЫ ЭЛЕКТРОННОЙ БИБЛИОТЕКИ ВОРОНЕЖСКОГО ВИРТУАЛЬНОГО УНИВЕРСИТЕТА

С. А. Запрягаев, С. Д. Кургалин, А. П. Толстобров

Воронежский государственный университет

Воронежский виртуальный университет Voronezh.OpeNet.ru был создан в 2001 году на базе Воронежского госуниверситета в ходе работ по программе <Создание системы открытого образования>. Одним из важнх факторов, определяющих возможности реального функционирования виртуального университета в информационной образовательной среде (ИОС) портала открытого образования www.OpeNet.ru, является создание комплекса учебно-методических ресурсов и наполнение ими электронной библиотеки портала.

Решение этой задачи в Воронежском государственном университете (ВГУ) потребовало принятия определенных организационных решений и целенаправленной политики руководства университета, заинтересованной совместной работы его подразделений: Центра компьютерных технологий, Учебно-методического управления, Управления качеством непрерывного образования и инспектирования, Института повышения квалификации, Научной библиотеки. Одним из решений, способствовавших созданию учебно-методических материалов в электронном виде, было, в частности, принятое в университете ранее решение о создании сервера учебно-методических материалов и размещения на нем электронных копий всех издаваемых в университете учебно-методических материалов, причем, наличие таких материалов на сервере стало одним из условий переизбрания преподавателей университета по конкурсу.

Размещение этих материалов в электронной библиотеке виртуального университета имеет, однако, существенные преимущества перед обычным их представлением в виде набора файловых ресурсов сервера вуза. Программные средства портала ВУ предоставляют унифицированные средства для описания, классификации и каталогизации размещаемых информационных и учебно-методических ресурсов. Каждый ресурс сопровождается развернутым библиографическим описанием, составленным в полном соответствии с действующими библиотечными стандартами. Информация о загруженном в электронную библиотеку портала ресурсе становится доступной через интегральный каталог мега-портала www.OpeNet.ru в формируемой этим порталом ИОС. Важно, что при этом обеспечивается соблюдение прав владельца ресурса (виртуального представительства вуза) по распоряжению ресурсом и управлению доступа к нему различных категорий пользователей. К настоящему времени в электронную библиотеку виртуального представительства Воронежского госуниверситета введено около 500 учебно-методических ресурсов, представляющих собой полнотекстовые электронные материалы, сетевые учебные курсы, тестовые задания и др.

Важной особенностью организации электронной библиотеки портала виртуального университета является возможность <привязки> любого ресурса электронной библиотеки к конкретному учебному курсу (дисциплине), также снабжаемому развернутым описанием, размещаемым в интегрированном каталоге портала. Предоставляемые порталом средства позволяют формировать в электронном виде комплексы учебно-методических материалов для обеспечения конкретных учебных дисциплин. Это дало возможность поставить вопрос о создании в университете электронной библиотеки учебно-методических комплексов по дисциплинам учебных планов специальностей и направлений, по которым ведется обучение в университете, комплексы, включающие в себя развернутые учебные программы по дисциплинам, комплект контрольно-измерительных материалов (средства текущего и итогового контроля знаний, вопросы, определяющие минимально допустимый уровень знаний, средства контроля остаточных знаний, и т.д.), полнотекстовые электронные учебно-методические материалы по курсу, ссылки на учебную литературу по дисциплине, имеющуюся в университетской научной библиотеке, и, наконец, разрабатываемые интерактивные электронные учебные курсы, используемые для дистанционного проведения учебного процесса, как в автономном режиме, так и в асинхронном и синхронном режимах с активным участием преподавателя.

Доступность материалов учебно-методических комплексов дисциплин в формируемой порталом ИОС принципиальным образом изменяет уровень открытости и доступности учебно-методического обеспечения дисциплин для всех участников учебного процесса (естественно, с учетом указанных выше средств регламентации этого доступа) по сравнению с возможностями традиционных <некомпьютерных>, <бумажных> средств. Доступность и открытость материалов для обучаемых независимо от формы их обучения, а также для сообщества преподавателей и экспертов дает возможность более объективной оценки уровня обеспечения учебных дисциплин и, следовательно, способствует повышению качества образования.

Создание таких комплексов в полном объеме является сложной задачей, требующей решения множества организационных, методических и технических вопросов, унификации технологических средств и форм представления учебных материалов и, наконец, преодоления сопротивления, неизбежно возникающего при внедрении средств, не укладывающихся в привычные методы проведения учебного процесса, в том числе и из-за слабой подготовки части преподавателей в области информационных технологий, их консерватизма и непонимания необходимости и неизбежности освоения этих технологий. Не случайно поэтому, что в качестве базового факультета для отработки новых информационных образовательных технологий в университете выбран факультет компьютерных наук. Развитая компьютерная база этого факультета, современная сетевая инфраструктура, высокоскоростные каналы Интернет, наличие на факультете преподавателей, владеющих новыми информационными технологиями и, наконец, высокий интерес, проявляемый к новым технологиям обучения студентами факультета, позволяют рассчитывать на быстрое создание новых учебных методик и встраивание их в учебный процесс.

Создание инфраструктуры всех форм компьютерного обучения, включение университета в единую российскую информационно-образовательную среду, становится стратегически важным направлением его развития, являясь важнейшим фактором повышения эффективности подготовки и переподготовки современных специалистов самого высокого уровня.

ИННОВАЦИОННАЯ РОЛЬ ВИРТУАЛЬНЫХ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ И КОМПЬЮТЕРНЫХ ПРАКТИКУМОВ

В. А. Стародубцев, А. Ф. Федоров

Томский политехнический университет

Знакомство с научно-методической литературой показывает, что в большинстве компьютерных практикумов используются объяснительно-дескриптивные модели, ориентированные на <раскрытие физического смысла исследуемых явлений>. Целью эксперимента ставится подтверждение теории изучаемого явления или эффекта, его иллюстрация в форме функциональных зависимостей одних величин от других, в виде модификации геометрии исследуемого объекта или других визуально наблюдаемых изменений характеристик явления (поля интерференции и т. п.). Такое объяснительно-иллюстративное понимание роли компьютерных практикумов и электронных виртуальных лабораторных работ приходит в противоречие с приоритетами современного образовательного процесса и требует инновационного образовательного компонента процессного характера.

По нашему мнению, инновационной целью лабораторно-практических занятий с использованием электронных средств учебного назначения, использующих математические модели и виртуальные приборы, должно стать учебно-имитационное моделирование профессионально ориентированной поисковой деятельности по получению нового (для обучаемого) знания (как личностно опосредствованной и закрепленной информации). При таком подходе моделирование того или иного явления физики (химии, биологии, экологии и т.д.) становится одновременно средством освоения методологии научного поиска, инвариантного к содержанию предметных областей компьютерного анализа и имитации.

Сказанное означает необходимость пересмотра методики выполнения учебных заданий, необходимости перехода от иллюстративно-объяснительной функции к инструментально-деятельностной и поисковой методике, способствующей развитию критического мышления, выработке навыков и умений практического использования получаемой информации. При конструировании практикумов виртуальных лабораторных работ, параллельно с созданием или адаптацией специализированного программного обеспечения, необходимо разрабатывать такую схему постановки учебных заданий, которая являлась бы целостной системой последовательных этапов наблюдения явления, производства контролируемых воздействий и измерений соответствующих результатов эксперимента, использования их для прогноза возможных приложений или практического применения. В качестве примера применения предлагаемого подхода, в докладе рассмотрены учебные задания из практикума виртуальных лабораторных работ по курсу физики, разработанного в Институте дистанционного образования ТПУ. Показывается, что инновационные учебные задания позволяют обучаемому освоить различные способы поиска неизвестных значений, использовать полученные результаты для установления закономерной связи между физическими величинами, а так же — для прогноза возможных практических эффектов и подготовки к реальному физическому эксперименту.

Авторы приходят к следующим выводам.

1). Даже самые совершенные мультимедийные виртуальные модели останутся не более чем красочными иллюстрациями при отсутствии инновационного методологического компонента в использовании электронных средств учебного назначения.

2). Практикумы математического моделирования и виртуальные лабораторные работы должны быть ориентированы не только на выяснение физического (химического, биологического и т.д.) содержания исследуемого объекта или явления, но так же, в равной степени, должны содержать условия формирования методологической компетенции обучаемых.

3). Единство целей моделирования природных или техногенных процессов и профессионально-ориентированной исследовательской деятельности обеспечит синхронное развитие продуктовых и процессных инноваций в современном образовании.

ВИРТУАЛЬНЫЕ КОМПЬЮТЕРНЫЕ ЛАБОРАТОРИИ: КЛАССИФИКАЦИЯ

А. В. Трухин

Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники

В современном учебном процессе все большее внимание уделяется использованию компьютерных технологий. И, хотя активная компьютеризация учебного процесса началась уже несколько лет назад, использование компьютерных технологий для многих представляется скорее экзотикой, чем одним из обычных, пусть и достаточно новых, способов ведения образовательной деятельности. Компьютерные технологии эффективны и могут значительно повысить качество обучения. Однако факт использования компьютера в учебном процессе еще не является залогом успеха, и значимых результатов можно добиться только при грамотном его применении.

К настоящему времени создано множество электронных средств учебного назначения (ЭСУН), начиная от простого текста, переведенного в электронный вид, и заканчивая программами с различным уровнем интерактивности. Современные ЭСУН являются программными продуктами, и в их создании участвуют, как правило, не менее двух человек: автор содержательной части и программист.

Одной из серьезных проблем, с которыми приходится сталкиваться при создании ЭСУН, является взаимодействие между автором и программистом, реализующим идеи автора в виде компьютерной программы. Сложность состоит в том, что автор часто имеет смутные представления о возможностях компьютерных программ, а программист не является специалистом в предметной области создаваемого учебника. Следствиями такой ситуации могут являться недоиспользование возможностей компьютерной технологии и постановка автором нереальных и непоследовательных задач, приводящая к увеличению трудозатрат и времени разработки.

Помочь в разрешении проблемы взаимодействия и взаимопонимания автора и программиста может использование четкой терминологии и наличие достаточного количества примеров. Цель данной работы — привести такие примеры для наиболее интересного и наиболее сложного в разработке вида ЭСУН — так называемых <виртуальных компьютерных лабораторий>.

Основываясь на проведенном анализе существующих программ можно выделить отдельные виды компьютерных лабораторий и близких к ним программ. Разделение на виды произведено, исходя из возможностей, предоставляемых программой. Было выделено четыре вида программ, между которыми существуют качественные различия.

Интерактивные демонстрации

В большинстве случаев демонстрационные программы не являются компьютерными лабораториями, так как не содержат достаточно элементов интерактивности, но могут успешно выполнять функции по показу проведения экспериментов. Чаще всего такие программы являются частью электронных учебников как вспомогательное средство для восприятия учебного материала.

Простые модели

Наиболее часто встречающийся вид. Простая модель представляет собой, как правило, модель одной лабораторной работы. Объединенные по некоторому признаку, простые модели представляют собой набор лабораторных работ, который является полноценной виртуальной компьютерной лабораторией. Распространенность такого вида лабораторий обоснована относительно простотой их создания, так как рассматривается один несложный процесс, описываемый одной или двумя математическими формулами, а различные лабораторные работы могут создаваться независимо разными программистами. Можно рекомендовать такой подход для создания небольших курсов лабораторных работ, когда не является целесообразной разработка универсальной системы. При этом следует учитывать, что минусами подхода являются:

сложность масштабирования: для добавления в курс новой лабораторной работы необходимо привлекать программиста, создавать новую модель практически с нуля;
невозможность комбинирования моделей: две модели из различных лабораторных работ являются полностью независимыми и не могут взаимодействовать, описывая новое явление;
программы этого вида, как правило, не дают обучаемому полной свободы действий.

Примерами виртуальных компьютерных лабораторий этого вида являются:

Виртуальная лаборатория по общей физике (ИДО ТГУ)

(http://ido.tsu.ru/russian/course.phtml?c=13&n=1)

Компьютерный лабораторный практикум по физике (МГТА)

(http://www.bitpro.ru/ITO/2001/ito/II/1/II-1-36.html)

В силу своей простоты отдельные примеры лабораторных работ этого вида встречаются даже на страницах Интернет, реализованные на языке Java, например:

Виртуальный осциллограф для наблюдения фигур Лиссажу

(http://physfac.bspu.secna.ru/labs/virtual)

Компьютерные иллюстрации к законам движения

(http://www.ifmo.ru/butikov/Projects/Laws_of_motionR.html)

Универсальные лаборатории для класса явлений

Универсальные компьютерные лаборатории являются сложными моделирующими системами, в основе функционирования которых лежит мощный математический аппарат. Универсальность таких систем обеспечивается системным подходом к моделированию и разработке моделей. Такие виртуальные компьютерные лаборатории могут быть близки по своим возможностям к программам, используемым для реальных научных или производственных расчетов. Особенностью универсальных лабораторий является ярко выраженный компонентный подход.

Сложность и возможности таких лабораторий могут варьироваться в широких пределах, что позволяет создавать несложные версии таких лабораторий силами одного программиста. Примером относительно простой лаборатории, предназначенной для использования исключительно в образовательных целях, является:

ChemLab for Windows от Model Science Software (http://modelscience.com)
Живая Физика (http://www.int-edu.ru/soft/)
Crocodile Chemistry от Crocodile Clips Ltd (http://www.crocodile-clips.com/chem.htm)

Как правило, бывает достаточно охватить в одной лаборатории лишь один класс явлений, например: оптику, электрические цепи, законы движения, химические процессы.

Преимуществами универсальных компьютерных лабораторий являются:

простота масштабирования: в состав универсальных лабораторий входят средства по добавлению новых компонентов;
возможность объединения компонентов для построения большого количества моделей различных экспериментов.

Универсальные лаборатории

Действительно универсальными являются компьютерные лаборатории, в возможности которых заложено использование в одном эксперименте явлений различной природы. Примерами лабораторий этого вида являются:

Crocodile Physics от Crocodile Clips Ltd (http://www.crocodile-clips.com/phys.htm)
Electronics Workbench (http://www.interactiv.com)
Система моделирования МАРС (ТУСУР) (http://toe.tusur.ru/index.php?id=8)

Разработка универсальных лабораторий ведется группами опытных программистов, часто как побочный или пробный продукт при создании моделирующей системы научного или производственного назначения.

Можно надеяться, что приведенная классификация и примеры программ помогут разработчикам виртуальных компьютерных лабораторий в выборе вида реализации программы. Большинство ссылок в данной статье ведут на Интернет-страницы с описанием программ, снимками экрана (screenshots), возможностью скачать их ознакомительные демо-версии или даже рабочие приложения на языке Java.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПАКЕТА MATLAB И MATLAB WEB SERVER ДЛЯ РАЗРАБОТКИ МОДЕЛИРУЮЩИХ ПРОГРАММ ДЛЯ ДИСТАНЦИОННОГО И САМОСТОЯТЕЛЬНОГО ОБУЧЕНИЯ

И. А. Котельников, А. Н. Матвеенко,

Институт ядерной физики им. Будкера, г. Новосибирск,

В. С. Черкасский

Новосибирский государственный университет

Учебные программы, моделирующие физические явления, которые позволяют представить результаты расчетов в виде графических и анимационных изображений, являются действенным инструментом в арсенале преподавателей естественно-научных дисциплин. Не подменяя живое общение преподавателя и студента, они дополняют традиционное изложение предмета в виде набора простых моделей, которые можно объяснить «на пальцах», средствами визуализации теоретических построений. Особенно полезным представляется нам использование интерактивных моделей, при работе с которыми обучаемый может изменять условия задачи и получать (как правило в графическом виде) результаты таких расчетов. Многочисленные существующие на сегодняшний день пакеты математического моделирования, такие как Mathmatica, MathCad, Maple и ряд других помимо довольно высокой стоимости предъявляют весьма серьезные требования к компьютеру пользователя, что не всегда достижимо. Использование же Интернет с расчетом на стороне сервера может существенно облегчить решение подобных задач. Особую ценность представляют программы двойного назначения, которые можно использовать как для обучения студентов на практических занятиях и лекционных демонстраций, так и для самостоятельных занятий обучаемых через интернет при предварительном ознакомлении с теоретическим материалом или для закрепления полученных знаний.

Для создания таких программ [1,2] нами использовалась система MatLab, в составе которой имеется программа MatWeb, обеспечивающая передачу данных от Web-сервера к MatLab и обратно. В настоящее время Matlab-Webserver и созданный нами набор моделирующих программ по электродинамике работает на двух серверах, один из которых работает под управлением операционной системы Windows NT (http://www.phys.nsu.ru:8888), а на другом установлена операционная система Windows 2000 Advanced Server (http://matlab.tutornet.ru). В обоих случаях используется Web-сервер IIS, который является штатным компонентом указанных операционных систем, а система Matlab установлена локально на каждом сервере. Испытывалась конфигурация, в которой Web сервер и Matlab Web Server были установлены на разных компьютерах в пределах единой локальной сети. В течение последних двух лет испытывалась система Matlab трех версий: 5.3, 6.1 и 6.5 и, хотя более свежие версии предоставляют много новых возможностей, наибольшую устойчивость при работе с программой MATWEB через интернет продемонстрировала версия 5.3.

Разработана [2] типовая система каталогов с соответствующими правами доступа. Каждая задача размещается в отдельном каталоге, внутри которого размещался каталог для m-файлов (исполняемых файлов MatLab), каталог хранения временных файлов (графических изображение и видеоклипов, сгенерированных расчетной программой), файлов справки с описанием задачи т.д. Для ввода параметров задачи и вывода результатов расчетов разработаны HTML-шаблоны, обеспечившие расширенную интерактивность по сравнению с типовыми шаблонами, поставляемыми в составе программного обеспечения MatLab Web Server [3]. Разработан генератор web-интерфейса, который генерирует полный комплект HTML-файлов для каждой отдельной задачи из XML-файла с описанием задачи. Написан набор типовых функций, позволяющих унифицировать операции ввода-вывода. Это позволяет преподавателю, не владеющему языком HTML, сконцентрировать свои усилия на разработке и программировании содержательной части задачи.

Большинство из разработанных нами моделирующих задач создают в результате расчета на стороне сервера динамическое изображение, которое необходимо передать клиенту через интернет. Из нескольких вариантов генерации анимационных изображений, существующих в MatLab, были выбрано два сценария. В первом сценарии использовалась программа MpgWrite для конвертации анимационного файла Matlab в формат mpeg. В другом сценарии используется пакет А.Вейгмана Movie для конвертации сгенерированного изображения в gif-файл. Обе программы работают однотипно: в процессе расчета последовательность отдельных кадров записывается во временные файлы на диск, затем временные файлы конвертируются в выходной графический файл, который и передается клиенту. Для просмотра файлов в формате mpeg и gif используются стандартные средства браузера клиента. Пользователь может выбрать тип генерируемого файла изображения (GIF или MPG) и качество изображения, выбирая соответствующие параметры в панели ввода параметров. Изменение качества изображения позволяет регулировать в некоторых пределах размер передаваемого файла и, соответственно, ускорить или замедлить процесс получения результата.

В течение последнего года значительно ускорена работа задач, генерирующих на выходе графическое или видеоизображение. Наибольшее ускорение достигнуто за счет кэширования на жесткий диск сервера результатов предыдущих расчетов, что позволило свести к нулю время отклика для наиболее типичных значений входных параметров.

По описанной технологии к настоящему времени разработаны 8 задач по электродинамике: «Диаграмма направленности антенн», «Токи на поверхности кубического резонатора», «Диаграмма направленности излучения релятивистской частицы», «Движение электрона в поле сильной электромагнитной волны», «Нестационарный скин-эффект» (см. рисунок), «Скин-эффект в проводящем полом цилиндре», «Расплывание волнового пакета», «Свойства частиц», «Поле точечных зарядов». Все задачи могут работать также в локальном варианте, если на компьютере пользователя установлена система MatLab. В настоящее время основные усилия разработчиков направлены на выбор наилучшего варианта получения анимационных файлов и разработку новых задач. Проводится работа по унификации исполняемых программ за счет считывания части информации из XML-описателей задач и использованию графического интерфейса для ввода геометрических параметров отдельных задач.

Литература

Матвеенко А.Н., Рудыч П.Д, Черкасский В.С. Использование MATLAB WEB SERVER для создания демонстрационных материалов к курсу электродинамики — «Новые информационные технологии в университетском образовании» , тезисы докладов международной научно-методической конференции, Новосибирск, 6-8 июня 2001 г., стр. 53-54.
Котельников И.А., Матвеенко А.Н., Черкасский В.С. Разработка обучающих программ с использованием MATLAB Web Server // Тезисы докладов Всероссийской научной конференции «Проектирование научных и инженерных приложений в среде MATLAB» (28-29 мая 2002 г.). М.: ИПУ РАН. 2002. 207 С.
Потемкин В.Г. Инструментальные средства MATLAB 5.X. М.:Диалог -МИФИ, 2000.- 332с.

МУЛЬТИМЕДИА ТРЕХМЕРНЫЕ УПРАВЛЯЕМЫЕ ДЕМОНСТРАЦИИ ФИЗИЧЕСКИХ ЗАКОНОВ И ЯВЛЕНИЙ В КОМПЬЮТЕРНОМ УЧЕБНИКЕ, ОСОБЕННОСТИ РЕАЛИЗАЦИИ

М. Ф. Молочко, В. В. Кручинин

Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники

Слабой стороной традиционного метода изучения физики является отсутствие наглядности. Для иллюстрации явлений, до недавнего времени, использовались лабораторные макеты, плакаты, рисунки, заснятые на видео и мультипликационные ролики. Данный подход не позволяет в полной мере понять сущность физического процесса, посмотреть на него <из нутрии>, поучаствовать в процессе, <поиграть> с параметрами модели.

Сложившуюся ситуацию стало возможно изменить с появлением и доступностью персональных компьютеров.

В настоящее время электронные учебники по физике стали необходимым атрибутом изучения физики. Анализ существующих учебников по физике показывает, что сторона, касающаяся визуального отображения явлений и законов физики, слабо представлена. Мы предлагаем усилить эту сторону за счет использования демонстраций. Демонстрации можно разделить условно на три категории. К первым двум относятся: <заснятые> на видео реальные явления физики и выполненные в форме анимации. Недостатком данных демонстраций является отсутствие возможности управления физическим процессом наблюдателя. К третьей категории относятся демонстрации, основанные на моделировании физического процесса, в этом случае наблюдатель может вмешиваться в процесс, путем изменения параметров модели. Однако известные компьютерные учебники в основном используют двухмерные модели отображения физического явления. Мы предлагаем трехмерные модели визуального представления явлений в реальном времени. Отличительными особенностями данных демонстраций является возможность управления сценой, то есть существует возможность вмешаться в процесс, поменять его параметры, такие как скорость, количество объектов, точку наблюдения за явлением. Это позволяет наблюдать физический процесс во всех возможных проявлениях. Так же данный подход позволяет наблюдать явления временные интервалы прохождения, которых не позволяют наблюдать их (слишком скоротечны — длительность менее секунды или длительность процесса затягивается на дни месяцы).

В данном учебнике по физике предполагается реализация следующих динамических иллюстраций из механики и молекулярной физики: скорость и ускорение материальной точки при её произвольном движении, угловая и линейная скорости материальной точки, угловое и линейное ускорение, фазовое пространство, фазовые траектории, центр инерции, момент инерции, момент силы и момент импульса, работа и циркуляция силы, потенциальная энергия, градиент и сила, потенциальная яма и потенциальные барьеры, движение частицы в центральном поле, законы Кеплера, дивергенция, диффузия и закон Фика, внутреннее трение, распределение Максвелла, распределение Больцмана, хаотическое движение и кристаллизация.

Общей сутью трехмерных управляемых демонстраций физических законов и явлений физики является показ трехмерных моделей визуального представления в реальном времени, а также возможность пользователя изменять параметры трехмерной визуальной модели. Для каждого явления составляется своя модель визуального отображения с помощью примитивов OpenGL, а органы управления данной моделью выведены на панель управления. В каждой демонстрации картинка является динамической, а не статической. Все изменения в модели, проводимые пользователем, незамедлительно отображаются на экране. Данный подход к визуализации физических процессов уменьшает недостатки в подходах к изложению материала выявленные в существующих компьютерных учебниках.

Одной из реализованных сцен является демонстрация степеней свободы тела. Присутствует возможность выбора количества степеней свободы налагаемых на тело, характера тела, изменения скорости отображения.

Рисунок 1 — Демонстрация степеней свободы

В докладе будет показаны конкретные демонстрации, реализованные на языке С++ с использованием библиотеки OpenGL.

Список литературы:

Молочко М.Ф., Кручинин В.В., Рипп А.Г. Мультимедиа трехмерные управляемые демонстрации физических процессов и явлений в компьютерном учебнике // Материалы региональной научно-методической конференции, <Современное образование: Интеграция учебы, науки, и производства> Томск- ТУСУР, 2003.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПАКЕТА TeX4HT ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ЕСТЕСТВЕННОНАУЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ В ГИПЕРТЕКСТОВЫЕ ДОКУМЕНТЫ

И. А. Котельников,

Институт ядерной физики им. Г.И. Будкера, г. Новосибирск,

В. С. Черкасский

Новосибирский государственный университет

За прошедшие годы накоплены огромные массивы научных публикаций и учебных пособий, подготовленных для печати в системе LaTeX [1-3]. Объем печатных публикаций с использованием разметки LaTeX продолжает увеличиваться, но с развитием Интернета всё большее значение приобретают электронные публикации, причем для материалов естественнонаучного содержания преимущественно используется формат PDF. При всех своих достоинствах документ PDF по сути остается статическим слепком печатного документа, поскольку PDF не имеет столь же развитых средств организации интерактивного взаимодействия с пользователем, какие разработаны для документов с разметкой HTML. Однако использование HTML для представления материалов с большим количеством математических формул до настоящего времени весьма ограничено, несмотря на наличие более 20 программных продуктов, предназначенных для этой цели.

В рамках выполнения проекта по программе Интеграция нами предложено преобразовывать тексты с разметкой LaTeX в гипертекстовые документы XHTML с элементами MathML для представления математических формул. По состоянию на конец 2002 года наиболее подходящим средством такого преобразования нами был признан пакет программ TeX4HT [4] Эйтана Гурари (http://www.cis.ohio-state.edu/~gurari/TeX4ht). Пакет TEX4ht предоставляет способ создания настраиваемых гипертекстовых версий документов LaTeX; он является расширением системы LaTeX, имея доступ ко всем её возможностям в работы со шрифтами, макросами, переменными, что существенно для качественного воспроизведения математизированного текста. На первом шаге преобразования исполняемый модуль TEX4ht вызывает компилятор LaTeX, который создает файл печатного документа в формате DVI, а затем превращает его в гипертекстовый документ с разметкой XHTML (или XML, или HTML). Такой подход позволяет сохранить имеющуюся в издательской системе LaTeX гибкую систему перекрестного цитирования, которая позволяет делать ссылки на уравнения, задачи, теоремы, параграфы, главы и, вообще, любые нумерованные объекты не только назад по тексту, но и вперед по тексту. При использовании в качестве исходных документов с разметкой XML+MathML для сохранения перекрестного цитирования, встроенной в систему LaTeX, необходимо либо написать компилятор документов XML, который бы составлял таблицу соответствия меток нумерованных объектов и их номеров, и только затем проводил преобразование XSLT, либо использовать для этой цели компилятор LaTeX. Мы выбрали второй путь, предполагая, что в будущем, возможно, будет реализован также и первый вариант.

Для работы с русскими текстами мы добавили русские гипертекстовые шрифты в кодировке ANSI 1251, используемой в русских версиях операционной системы Windows, однако использование таких шрифтов приводит к преобразованию документов LaTeX в документы HTML с представлением математических формул или отдельных математических символов в виде растровых рисунков. Последующий переход на кодировку UTF-8 позволил относительно простыми средствами воспрепятствовать подмене математических знаков рисунками, что повысило качество воспроизведения и позволило полностью реализовать идею гипертекстовой разметки математических формул. Однако при этом русские буквы также записываются в файл гипертекстового документа в виде UTF-8 кодов. Каждая русская или греческая буква заменяется 8 символами, тогда как латинские буквы воспроизводятся одним символом. Хотя обозреватель Интернета Internet Explorer правильно отображает текст в кодировке UTF-8, резкое увеличение размера генерируемого документа затрудняет его использование и редактирование. Поэтому полученный гипертекстовый файл дополнительно перерабатывается при помощи специально разработанного скрипта utf2win2.wsf, который заменяет коды русских букв на сами буквы в выбранной кодировке (например, в кодировке Windows-1251). Скрипт utf2win2.wsf также преобразовывает коды греческих букв и некоторых математических символов в поименованные сущности (entities). Например, загадочная запись «Α» переводится в понятную аббревиатуру «Α».

Поскольку к настоящему моменту только редко используемый обозреватель Интернета Mozila может воспроизводить формулы в разметке MathML, мы ориентировались на выпущенный в 2002 году устанавливаемый модуль (plug-in) MathPlayer фирмы Design Science (http://www.dessci.com/en/products/mathplayer) для обозревателя Internet Explorer, который позволяет качественно воспроизводить математические формулы в разметке MathML. Пакет TeX4HT позволяет получать гипертекстовый документ в виде, пригодном для показа документа в обозревателе Internet Explorer (версии 5.5 и выше) с установленным модулем MathPlayer. Для преобразования документа LaTeX с помощью пакета TeX4ht не обязательно (и, вообще говоря, не желательно) вносить какие-либо изменения в исходный текст документа, поскольку все необходимые настройки могут быть выполнены через конфигурационный файл пакета TeX4ht или отдельного проекта (документа).

Для внедрения в документ LaTeX чаще всего используются графические изображения в формате EPS (Encapsulated PostScript). В документах HTML преимущественно используются иллюстрации в форматах GIF, JPEG и PNG, а формат EPS не поддерживается вообще. Пакет TeX4HT для преобразования графических материалов использует библиотеку графических фильтров ImageMagic, которая распространяется свободно, но отдельно от пакета TeX4ht.

В ходе работы был выявлен ряд проблем, часть из которых к настоящему времени удалось решить. В частности, затруднения возникли при использованию жирных символов в математически формулах. После анализа возможностей MathPlayer мы пришли к выводу, что команда LaTeX’а \mathbf может быть эмулирована на языке разметки MathML тегом <m:mathstyle>, что впоследствии было реализовано автором пакета TeX4ht.

В качестве примера использования пакета TeX4ht мы преобразовали часть лекций по курсу электродинамики для студентов НГУ в гипертекстовый документ. Он размещен в Интернете по адресу http://www.phys/nsu/ru/cherk/eldinfirst/webbook.html. Изучение полученного текста показало, что опыт использования пакета TeX4ht в целом следует признать успешным и рекомендовать его для дальнейшего использования. Однако некоторые элементы пакета TeX4ht нуждаются в доработке. Во-первых, получаемая с настройками по умолчанию система навигации по сложному структурированному документу несовершенна с эстетической точки зрения. Во-вторых, необходимо расширить набор конструкций LaTeX, которые пакет TeX4ht способен адекватно отображать в разметке HTML. Это замечание в частности относится к форматированию акцентов, интервалов между некоторыми элементами в сложных математических выражениях, нумерации систем уравнений, создаваемых процедурой subequations и др.

Литература

Leslie Lamport. LaTeX: A Document Preparation System. Addison-Wesle Reading, Massachusetts, second edition, 1994/1985.
И. Котельников, П. Чеботаев. Издательская система LaTeX2e. Новосибирск: «Сибирский хронограф», 1998; LaTeX по-русски. Москва: «БИНОМ», 2003.
С.М. Львовский. Набор и верстка в системе LaTeX. Москва: МЦНМО, 2003.
M.Goosens, S. Rahtz. The LaTeX Web Companion. Integrating TeX, HTML, and XML. Addison-Wesley, Reading, Massachusetts, 1999. Имеется перевод: М.Гуссенс, С. Ратц. Путеводитель по пакету LaTeX и его Web-приложениям. М.: «Мир», 2001.

УЧЕБНЫЕ КОМПЬЮТЕРНЫЕ ЭКСПЕРИМЕНТЫ ПО ИЗУЧЕНИЮ УШИРЕНИЯ СПЕКТРАЛЬНЫХ ЛИНИЙ

А. М. Толстик, Л. В. Горчаков

Томский государственный университет

Cпектральные линии нагретых газов и плазмы не являются идеально монохроматическими. Уширение линий обусловлено взаимодействием излучающих атомов с окружающими частицами, которое можно рассматривать как ряд столкновений. Другой причиной уширения является эффект Доплера, заключающийся в изменении частоты, воспринимаемой приёмником, вследствие движения относительно него излучающего атома.

Данная работа посвящена компьютерному моделированию ударного и доплеровского уширения спектральных линий. Взаимодействие атомов моделируется упругими соударениями твёрдых шаров, модель адекватно описывает газы с короткодействующим взаимодействием, для плазмы c дальнодействующими кулоновскими силами она не пригодна.

Задача о системе твёрдых шаров была рассмотрена Олдером и Вайнрайтом [1]. Как и в [1], в нашей модели частицы двигаются, сталкиваясь подобно бильярдным шарам, в результате этого в системе устанавливается равновесное распределение по скоростям.

Если приёмник находится в направлении оси х относительно излучающей системы и частица имеет проекцию скорости в этом направлении v_х, то частота, воспринимаемая приёмником

n¢ = n (c + v_x ) / (c — v_x ),

где n — частота, излучаемая атомом (продольный эффект Доплера). Поскольку в равновесном классическом газе частицы распределены по Максвеллу, то частота, воспринимаемая приёмником, неодинакова для разных излучающих частиц, и постепенно формируется уширенная линия, изучая профиль которой, можно исследовать распределение по скоростям. В данном опыте строится гистограмма распределения по частотам и изображение <размытой> линии. Этот эксперимент можно повторить при разных значениях температуры и сравнить полуширины получившихся линий. Поперечный эффект Доплера является эффектом 2-го порядка малости по скорости, поэтому в данной работе им пренебрегаем.

Другой компьютерный эксперимент посвящён ударному уширению спектральных линий. В разреженном нейтральном газе можно принять модель Лоренца для ударного уширения [2], согласно которой соударение излучающего атома с другой частицей прерывает излучение, вследствие чего оно представляет собой не синусоиду бесконечной длительности, а набор конечных цугов. Это приводит к излучению в некотором спектральном интервале с полушириной Dw = const /t, где t — продолжительность излучения, которую считаем равной времени между данным и предыдущим столкновением излучающего атома. В предположении гауссова распределения частот создаётся соответствующий датчик случайных чисел и определяется частота данного цуга, которая в нашей модели с равной вероятностью может быть как большей, так и меньшей частоты бесконечной синусоиды. В ходе «опыта» строится гистограмма распределения излучённых волн по частотам и профиль спектральной линии. Любые причины, уменьшающие время между столкновениями, ведут к увеличению спектрального интервала излучения, т.е. его ширина возрастает при увеличении тепловых скоростей молекул, их концентрации и сечения рассеяния. Центр спектральной линии в нашей модели остаётся на месте.

Литература

B.J. Alder, T.E. Wainwright. J. Chem. Phys. — 1954. — v. 22. — P. 881.
И.И. Собельман. Введение в теорию атомных спектров. М.: ГИФМЛ. — 1963. — С. 463 — 469.

УЧЕБНЫЕ КОМПЬЮТЕРНЫЕ ЭКСПЕРИМЕНТЫ В МОДЕЛИ ТВЁРДЫХ ШАРОВ

А. М. Толстик

Томский государственный университет

Компьютерное моделирование получило широкое распространение в образовании и явилось основой для создания учебного компьютерного эксперимента, выступающего в форме демонстрационных и лабораторных опытов. Компьютерный эксперимент может быть создан в разных разделах учебной физики, в частности в молекулярной физике.

При изучении молекулярных систем в науке широко применяются методы машинного моделирования: динамический, статический и Монте-Карло [1]. Динамический метод моделирования берёт своё начало с работы Олдера и Вайнрайта [2], в которой рассматривалась система твёрдых шаров. В результате сравнительно небольшого числа их соударений устанавливалось распределение Максвелла по скоростям, т.е. «виртуальная» система с течением времени приходила в состояние термодинамического равновесия.

В данной работе описываются созданные автором 5 учебных компьютерных экспериментов по молекулярной физике, в которых применяется эта модель взаимодействия.

В первом из них рассматривается система, состоящая из шаров одинакового размера и массы. В работе изучается изменение функции распределения и «скоростной» части энтропии со временем. Скоростная часть энтропии рассчитывается как логарифм статистического веса по формуле:

где k — постоянная Больцмана, N — число частиц в системе, n_i — число частиц в i — м скоростном интервале, m -количество таких интервалов.

В результате выполнения данной работы студенты убеждаются в том, что энтропии модельной системы возрастает при её приближении к состоянию термодинамического равновесия и флуктуирует вблизи среднего значения в равновесном состоянии. Кроме того, студенты изучают гистограмму установившегося распределения частиц по скоростям и сравнивают её с кривой двумерного распределения Максвелла. Эта работа по своей физической сущности близка к [3], однако в последней соударения частиц имитировались посредством искусственно организованной при помощи неупругого соударения со стенками диффузии в пространстве скоростей.

В другой работе рассматривается система, состоящая из «молекул» 2 сортов, отличающихся размерами и массой. В результате соударений сначала на некоторое время должно устанавливаться состояние с частичным равновесием, в котором каждая из 2 подсистем почти равновесны, а между подсистемами равновесия нет, оно установится позднее, через некоторое время. К сожалению, в компьютерной модели с мало отличающимися массами этот эффект не удалось наблюдать, а систему с большим отличием масс трудно визуализировать из-за большой разницы скоростей частиц. Наша лабораторная работа заключается в изучении равновесного распределения по скоростям для обоих сортов частиц. Благодаря построению гистограмм распределения по скоростям эксперимент обладает демонстрационной наглядностью: во-первых, видно, что оба распределения максвелловские, а во-вторых, наблюдается сильное отличие наиболее вероятных скоростей для разных сортов молекул.

В рамках этой же модели «организован» опыт по броуновскому движению. Одна частица, имеющая много большие размеры и массу, чем остальные, играет роль броуновской. Она движется хаотически из-за нерегулярности ударов об неё с разных сторон других, меньших, шариков. Демонстрационная модель легко превращается в лабораторную работу, в которой проверяется теория Эйнштейна — Смолуховского и осуществляется в компьютерной интерпретации один из знаменитых опытов Перрена 1908 — 1910 гг. Подобная работа, только созданная с применением другого метода моделирования — метода Монте-Карло — входит в сборник [4].

Четвёртый компьютерный эксперимент посвящён определению средней длины свободного пробега и изучению её зависимости от концентрации молекул — шариков, их размера и температуры системы. В этом эксперименте одна из «молекул» помечается другим цветом, а затем определяются расстояния, проходимые ей между двумя соседними столкновениями, после чего эти величины усредняются. Опыт выполняется при разном числе частиц системы и различной температуре. Отметим, что в модели твёрдых шаров длина свободного пробега от температуры не зависит, слабая зависимость появляется в модели с более реалистичным межмолекулярным взаимодействием. Несложно также исследовать зависимость средней длины свободного пробега от диаметра шаров, т.е. от сечения столкновения.

Наконец, пятая лабораторная работа посвящена изучению распределения Больцмана в поле силы тяжести. Распределение Больцмана применимо только для идеального газа, поэтому соударения шаров не только можно не учитывать, но даже и не следует учитывать. Однако в реально встречающихся в природе газах взаимодействие между молекулами осуществляется именно в виде сравнительно редких столкновений, и поэтому в демонстрационных целях в данном эксперименте были оставлены соударения между шарами. В данной лабораторной работе рассматривается равновесная система из двух сортов частиц разной массы. В ходе работы строится гистограмма распределения частиц каждого сорта по высоте, причём добавление частиц в столбцы гистограммы происходит через небольшие равные промежутки времени. По окончании построения гистограммы строится зависимость логарифма числа частиц в каждом столбике от номера этого столбика (или от высоты, соответствующей этому столбику). Эта зависимость является линейной, и по тангенсу угла наклона этой прямой определяется отношение массы частиц к температуре системы для каждого сорта частиц. Опыт можно повторить для другой температуры.

Все компьютерные эксперименты, описанные выше, созданы в рамках единой модели. Аналогичные натуральные эксперименты невозможны, поэтому данные виртуальные опыты расширяют круг изучаемых явлений, позволяя при помощи наглядной компьютерной модели лучше понять такие сложные для изучения вопросы, как 2-е начало термодинамики и смысл энтропии, распределение Максвелла по скоростям, процессы релаксации в молекулярных системах.

Литература

Гулд, Я. Тобочник Х. Компьютерное моделирование в физике. В 2-х частях. — М.: Мир. — 1990.
B.J. Alder, T.E. Wainwright. J. Chem. Phys. — 1954. — v. 22. — P. 881.
А.М. Толстик, О.А. Брусова. Известия вузов. Физика. — 2001. — N 8. — С. 94 (деп.).
А.М. Толстик. Виртуальная лаборатория по общей физике. Томск: ИДО ТГУ. — 1999.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА <УДАЛЕННОЕ УПРАВЛЕНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТОМ ПО КУРСУ <АВТОМАТИЗАЦИЯ ФИЗИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ>

Л. В. Горчаков, Н. С. Песегов

Томский государственный университет

В связи с широким внедрением методов дистанционного обучения наряду с изучением теоретического материала через Интернет представляет интерес проведение и удаленного эксперимента через Интернет. На лабораторном практикуме затруднительно проводить сложные работы такого характера из-за необходимости сложных плат сопряжения и большого объема программ. Поэтому для пояснения сути дела и методики проведения таких работ нужно выбрать простой эксперимент и простые программные средства, позволяющие за короткое время провести такой эксперимент. В данной работе предлагается использовать для этого светодиодный блок из 8 светодиодов, играющий роль индикатора, схема которого (см. рисунок 1) проста , взята из книги /1/ и может быть изготовлена на макетной плате. В схеме использованы сопротивления R=270 Ом, светодиоды и одна микросхема.

Рисунок 1. Схема индикатора Рисунок 2. Вид клиента на рабочем столе

Идея удаленного эксперимента состоит в том, что блок подключается через LPT порт к компьютеру, на котором будет запущена программа-сервер, а на другом компьютере запускается программа-клиент, с которой в сеть будет посылаться байт, принимаемый сервером и выводимый в порт LPT. Конечно, оба компьютера должны быть подключены к сети Интернет. Программы сервер и клиент пишутся на языке Дельфи с использованием сокетной компоненты. Адрес LPT порта для данных равен 888.

В свойствах компонента TServerSocket нужно прописать адрес порта, по которому будет приниматься сообщение. В нашем случае выбран адрес 777. А в TClientSocket необходимо кроме указания того же адреса порта прописать IP адрес сервера- например 192.168.2.3.

Кроме этого в файл services операционной системы Windows необходимо добавить две записи вида

Testport1 777/tcp #Delphi port (labs)

Testport2 778/tcp #Delphi port (labs)

Выбираются два не занятых порта для организации приема и передачи информации.

Вид рабочего стола для клиента приведен на рисунке 2.

Для того чтобы произвести запись в LPT порт необходимо написать ассемблерную вставку, текст которой дан в модуле forport.

unit FoPort;

interface

uses

Windows, Messages, SysUtils, Classes, Graphics, Controls, Forms, Dialogs,

StdCtrls, Buttons, ExtCtrls;

function OutPort(port:Smallint):smallint;

procedure InPort(port,data:smallint);stdcall;

implementation

function OutPort(port:Smallint):smallint;

var q:Smallint;

begin

asm

push ax

push dx

mov dx,port

XOR ax,ax

in al,dx

mov q,ax

pop dx

pop ax

end;

OutPort:=q;

end;

procedure InPort(port,data:smallint);stdcall;

asm

push dx

push ax

mov dx,port

mov ax,data

out dx,al

pop ax

pop dx

end;

end.

Для проведения эксперимента подключаем к серверу модуль через LPT- порт, затем запускаем программу-сервер. После этого на клиентской машине запускаем программу- клиент, устанавливаем соединение по кнопке connect и затем набираем в edit-поле значение байта очевидно в пределах от 0 до 255 и затем отправляем по кнопке send. В случае, если связь установлена и программы работают правильно, на машине-сервере на светодиодах будет высвечено в двоичном представлении переданное число.

Следует указать, что данная программа не будет работать под операционной системой Windows XP из-за запрета прямого обращения к портам и для того, чтобы она работала, необходимо отказаться от ассемблерной вставки и использовать соответствующую компоненту доступа к порту LPT.

Литература

Смит Дж. Сопряжение компьютеров с внешними устройствами. Уроки реализации.-М.:,2000.

ОСОБЕННОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МАТРИЧНЫХ МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ В КОМПЬЮТЕРНЫХ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТАХ

Д. Г. Осетров, Ю. А. Павличенко, Н. Д. Хатьков

Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники

Применение систем автоматизированного проектирования (САПР) методических материалов для дистанционного обучения позволяет существенно снизить трудемкость их создания и сроки изготовления [1]. Однако, не все виды методических материалов в полной степени могут быть созданы с помощью инструментальных систем. К одному из таких видов методических материалов можно отнести компьютерные лабораторные работы. Основной методической составляющей лабораторной работы является ее математическая модель, которая должна описывать разнообразные физические, химические, биологические и др. явления. Соответственно, инструментальная программа должна содержать развитые математические средства, позволяющие реализовать заданную преподавателем математическую модель. Формирование полных библиотек с математическими функциями является достаточно трудоемким делом.

Одним из возможных путей, который позволяет снизить остроту данной проблемы, может быть использование матричных математических моделей в лабораторной работе. Этот подход позволяет снять часть технических проблем при создании программного обеспечения (ПО), предназначенного для формироврования лабораторных работ. Однако, матричный способ представления математической модели, предполагает наличие большого количества данных, учитывающих количество зависимых и независимых переменных математической модели, их диапазон и градаций варьирования, точность вычисления по аппроксимирующим выражениям. Поэтому одним из важных вопросов, которые необходимо также рассмотреть, является размер матрицы данных, которая будет использоваться для отражения свойств математической модели, ограничения на ее использование в качестве математических моделей. Для этого представим математическую модель в общем виде:

, (1)

где — некоторый оператор, связывающий зависимые переменные с независимыми переменными .

Здесь математическая модель представлена в детерминированном виде. Это является оправданным упрощением, поскольку ввод стохастических свойств в математическую модель можно достаточно просто осуществить для заданного произвольного закона распределения случайной величины после аддитивных операций с уже вычисленными данными по формуле (1), если считать их известными средними значениями случайной величины. Определим количество данных, которое необходимо для описания математической модели. Пусть имеется для фактора x₁ количество градаций k, тогда и значений функции y₁(x₁) будет k. В этом простом случае количество данных, которые необходимо будет создать равно r = k₁. Следует отметить, что математическая модель подобного вида (с одной зависимой и одной независимой переменной) с методической точки зрения неприемлема в качестве использования для описания явлений в лабораторных работах. Поэтому математическая модель помимо одного фактора должна содержать еще и параметр, изменяя который обучаемый будет исследовать поведение функции y₁(a,x₁). Поскольку параметр имеет свойства независимой переменной, то будем его относить к независимым переменным лабораторной работы. Исходя из этого минимальное количество данных, описывающих лабораторную работу составит:

r_min = k₁ х k₂. (2).

В общем случае, количество данных, необходимых для представления математической модели представим в виде:

, (3)

где k_i,j — количество градаций n независимых переменных для соответствующих m зависимых переменных.

Представляет определенный интерес определение технических ограничений на величину r. Для этого, предположим, что количество градаций каждого фактора является одинаковым и равным k, тогда максимальный размер матрицы исходя из выражения (3) определится следующим образом:

(4)

С технической точки зрения максимальный размер данных математической модели должен быть не более 1-5 Мб. Исходя из этого по выражению (4) можно определить предпочтительные параметры матрицы для математической модели:

5х10⁶/8 = mkⁿ ,

преобразуя далее, получаем:

ln(m)+nln(k)=13.34,

поскольку ln(m)<<13.34 для m<5, данное выражение преобразуется к виду:

n~13.34/ln(k) (5)

Из анализа выражения (5) следует, что для k>100 количество независимых переменных математической модели не может быть больше двух. Это означает, что технические ограничения на количество предоставляемых данных в лабораторной работе с помощью универсальной матричной математической модели, позволяют описывать только простые явления. Если учесть максимальное ограничение в 4-5 независимых переменных по методическим требованиям, то количество градаций факторов должно быть в пределах 20-30 значений. Это обстоятельство обосновывает применение функций, предназначенных для аппроксимации табличных данных, с целью получения значений математической модели между узлами. Эти функции достаточно просты и не усложнят ПО. Однако это будет справедливо для гладких функций, у которых изменения происходят плавно в пределах 5-10 точек, а если резкие изменения (вид ступеньки) имеются в пределах 2-х точек, то ограничения (5) являются существенными. В этом случае необходимо использовать различного рода архиваторы данных, частичную загрузку данных в оперативную память и пр.

Другим вариантом матричного задания математической модели может стать матрица, состоящая из регрессионных коэффициентов, полученных на основе использования регрессионного анализа. Тогда в лабораторной работе будет использоваться регрессионная математическая модель, для которой ограничения в виде (5) будут уже не столь существенными. Поскольку поиск регрессионных коэффициентов делается заранее, вследствии детерминированности математической модели и до передачи их в ПО лабораторной работы, то во время ее проведения скорость вычисления значений будет не большой.

Подобный подход c учетом особенностей использования матричных математических моделей в компьютерных лабораторных работах и был успешно использован в САПР 3MS системы Sydney[1].

Литература

Павличенко Ю.А., Хатьков Н.Д. Методические ресурсы преподавателя в мультимедийной среде SYDNEY и временные затраты на его создание. 2-я Всероссийская конференция «Электронные учебники и электронные библиотеки в открытом образовании» 29 ноября 2001г г. Москва, МЭСИ, с. 322-329

РАЗРАБОТКА И ПРИМЕНЕНИЕ HTML-СПРАВОЧНИКА

В. Н. Козлова, А. А. Курочкин

Самарский государственный технический университет

Задача данного HTML-справочника — коротко и ясно описать действие всех элементов языка HTML, которые можно свободно использовать при создании Internet-страниц, не боясь, что какая-то версия какого-либо браузера неверно отобразит HTML-страницу. Иначе говоря, в нём используется «классический» HTML, употребляемый профессиональными web-разработчиками. И ничего лишнего.

HTML — это не только язык оформления документов. Это, в первую очередь, средство их разметки, то есть размещение текста, описание с помощью тэгов его структуры, в виде <параграф>, <цитата>, <список>, <раздел>.

HTML означает «язык разметки гипертекста» (HyperText Markup Language). HTML — это программный язык, который требует от пользователя следовать определенным правилам (к счастью очень простым) и использовать вполне определённые операторы. Ограниченность набора операторов уменьшает возможность языка и требует применения дополнительных средств.

В HTML для того чтобы создать заголовок абзаца, недостаточно выделить слово жирным шрифтом. Нужно с помощью соответствующего HTML-кода установить, что это слово — заголовок, а остальное за вас сделает браузер.

Дело в том, что документы HTML предназначены не только для отображения на экране. Вся прелесть HTML заключается в возможности его отправки практически на любое устройство вывода.

Язык HTML содержит достаточное количество элементов, позволяющих оформить документ по собственному вкусу. Если вас не устраивает способ оформления документа браузером (хочется изменить шрифт, предложенный по умолчанию, или сделать его помельче:) — добавьте HTML-тэги форматирования текста. Если и после этого внешний вид документа вас не устраивает, нанесите последний штрих: воспользуйтесь таблицами стилей (CSS). Всё это поддерживается HTML-справочником — HTML-Editor начиная с версии 1.1.

Справочник представлен в виде простого HTML-редактора. Окно редактора разбито на две логические части — раздел HEAD и раздел BODY. В каждом из разделов существует свой выпадающий список тегов и атрибутов, которые употребляются именно в данном разделе. Сразу же приводится краткая информация по каждому тегу для простоты использования. Справочник не рассчитан лишь на начинающих. Несмотря на то, что HTML — штука очень простая, иногда из головы напрочь вылетает какая-нибудь мелочь. Например, что у элемента HR есть параметр NOSHADE, который иногда очень полезен.

Тэг — оформленная единица HTML-кода. Например, <HEAD>, <FONT …>, <BODY>, <HTML> и так далее. Тэги бывают начальными (открывающими) и конечными (закрывающими, начинающимися со знака «/»). Например, вышеуказанным тэгам соответствуют закрывающие тэги </HEAD>, </FONT>, </BODY>, </HTML>.

Элемент — понятие, введенное для удобства. Например, элемент HEAD состоит из двух тэгов — открывающего <HEAD> и закрывающего </HEAD>. Следовательно, элемент — более емкое понятие, обозначающее пару тэгов и участок документа между тэгами, на который распространяется их влияние.

Для показа выпадающего меню со списком необходимо набрать на клавиатуре <<>, то есть как при простом наборе тега в <Блокноте>. Если необходимо просмотреть список параметров к данному тегу и выбрать нужный, это требует нажатия CTRL-Space внутри угловых скобок.

Набор тегов оформляется отдельным файлом, который имеет определённую структуру. Она описана в комментариях к файлу. Такая конструкция позволяет легко и без лишних затрат добавлять новые теги и атрибуты с подсказками к ним, к списку уже существующих.

Поскольку писать HTML-код можно в любом текстовом редакторе, под определение HTML-редактора подпадает практически каждая программа, способная сохранять текст как ASCII. Для написания домашней странички размером в 100 строк вам может хватить и <Блокнота> со справочником по HTML. Если вы хотите облегчить ваш труд в данном виде деятельности, то лучше всего использовать HTML-Editor 1.1. Однако, если ваша задача заключается в создании и/или поддержке ресурса на 20 и более страниц, вам, скорее всего, понадобятся функции автоматизации рутинной работы — цветовая разметка, расширенные поиск/замена, возможность просмотра редактируемых документов, поддержка макрокоманд и множество других, то лучше использовать Allaire HomeSite, Microsoft FrontPage и другие. Но все эти редакторы создают очень избыточный код, который можно оптимизировать с помощью своих знаний и HTML-справочника HTML-Editor 1.1.

Принимая к рассмотрению тот факт, что подавляющее число людей (и небольших организаций) имеют доступ к Internet через коммутируемую связь, т.е. по телефону и средняя скорость доступа по модему в России составляет 14400 бит/c можно сделать соответствующий вывод — оптимизация необходима.

HTML-файл — это обычный текстовый файл. Поэтому создавать его можно в любом текстовом редакторе, например MSWord 6.0 или простейшем «Блокноте». Главное, надо помнить, что когда документ создан — его надо сохранить в текстовом формате, предварительно изменив расширение — поставив .HTM вместо .TXT. Расширение .HTM является стандартным для HTML-файлов в HTML-Editor1.1.

В целом, все существующие редакторы можно отнести к двум группам: профессиональные и редакторы для начинающих. Среди первых бесспорными лидерами являются Homesite и Hotdog Professional. Трудно сказать, какой из них лучший — различия между ними незначительны; каждому стоит определиться самому, насколько для него важна та или иная функция. Среди непрофессиональных стоит отметить Arachnophilia. Эта небольшая, малотребовательная, к тому же бесплатная программа <умеет> очень и очень много. До уровня профессиональных пакетов она не дотягивает, однако для мелких работ ее более чем достаточно. Лучший HTML-редактор для начинающих — это, безусловно, CoffeeCup HTML Editor ++. С его помощью любой желающий сможет создать достаточно <навороченный> HTML-документ при минимуме знаний HTML, однако слабый инструментарий вряд ли удовлетворит создающих с его помощью серьезные коммерческие продукты.

HTML-Editor позволяет упростить создание HTML-документов. Справочник написан полностью на HTML с использованием JavaScript. Для его работы необходим только браузер Internet Explorerверсии 6 или выше.

Разработка выгодно отличается от подобных программ следующими характеристиками:

ü Минимальный размер редактора (менее 50 Кб)

ü Выпадающий список всех существующих тегов и их атрибутов

ü Простота использования данной разработки

ü Легкость расширения и добавления новых функций, тегов и их атрибутов

ü Постоянное обновление

Данная разработка широко используется на кафедре <Информационные технологии> Самарского государственного технического университета. Текущей является версия 1.1 и в дальнейшем планируется добавление новых тегов, свойств, функций, а также улучшение пользовательского интерфейса и облегчение работы с данным редактором.

ОСНОВНЫЕ НАПРАЛЕНИЯ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ КОНТРОЛЯ ЗНАНИЙ В ТОМСКОМ МЕЖВУЗОВСКОМ ЦЕНТРЕ ДИСТАНЦИОННОГО ОБРАЗОВАНИЯ

О. Ю. Исакова, В. В. Кручинин

Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники

В Томском межвузовском центре дистанционного образования (ТМЦДО) разработана оригинальная технология контроля знаний студентов. Эта технология включает различные элементы контроля знаний, такие как традиционный письменный прием экзаменов и контрольных работ, использование сети Интернет, компьютерное тестирование.

Опыт подсказывает, что наиболее эффективным с экономической точки зрения является компьютерный контроль знаний, основанный на тестировании. В ТМЦДО разработана инструментальная система и технология создания компьютерных учебных программ, предназначенных для приема экзаменов и проведения контрольных работ. Используя эту систему, разработано и внедрено множество компьютерных экзаменов и контрольных работ, которые успешно эксплуатируются в ТМЦДО.

Объем базы экзаменов и контрольных работ постоянно увеличивается, каждый год изготавливается приблизительно 100 — 120 экзаменов. В настоящее время используется более 500 компьютерных экзаменов и контрольных работ, общим объемом 50 тысяч вопросов.

В ходе эксплуатации этих экзаменационных компьютерных программ были выявлены следующие недостатки:

1) студенты приспосабливаются к сдаче подобных экзаменов, используя заранее заготовленные шпаргалки (обычно такие экзамены имеют не более 100 вопросов);

2) около 3% от общего числа экзаменационных вопросов сформулированы некорректно.

Технология контроля знаний постоянно изменяется и совершенствуется. Можно выделить два основных направления улучшения качества контроля, это обеспечение обратной связи со студентом и разработка генераторов вопросов.

При проведении контрольных работ обратная связь организована следующим образом. В системе проведения контрольных работ предусмотрена функция, которая позволяет студенту оставить комментарий к любому вопросу данной работы. Студент может не только сообщить о том, что вопрос некорректный или непонятен ему, но и оставить развернутый ответ на этот вопрос. Кроме того, после ответа на все вопросы контрольной работы студент может просмотреть протокол сдачи, где указано на какой именно вопрос он ответил неверно. Это дает студенту возможность анализировать свои ошибки.

Обратная связь при сдаче компьютерного экзамена организована несколько иначе. Если у студента во время проведения экзамена возникли какие — то трудности или замечания по формулировке вопроса, то он сообщает об этом тьютору, проводящему сессию. Тьютор привозит все замечания в диспетчерский центр, откуда они передаются преподавателю, который является автором данного экзамена. Если автор посчитает, что вопрос на самом деле некорректно сформулирован, он его исправляет. Организация подобной обратной связи позволяет выявлять ошибки, допущенные при создании экзамена.

Второе направление совершенствования технологии тестирования — это генераторы вопросов. Под генератором вопросов подразумевается программа, которая синтезирует вопросы, используя информацию из базы знаний. В ЛИСМО разработан ряд компьютерных экзаменов по точным дисциплинам, основанных на генераторах вопросов двух видов: шаблоны задач и меню-генераторах. Использование генераторов позволяет существенно увеличить количество вопросов в экзамене, то есть получить для каждого студента разные экзаменационные вопросы, что позволяет решить проблему шпаргалок.

МНОГОПОЛЬЗОВАТЕЛЬСКАЯ СИСТЕМА ДЛЯ РАЗРАБОТКИ СЕТЕВЫХ ЭЛЕКТРОННЫХ УЧЕБНИКОВ: ПОДСИСТЕМА ТЕСТИРОВАНИЯ

В. М. Вымятнин, В. Д. Автайкин

Томский государственный университет

Контроль усвоения знаний является существенным компонентом процесса обучения. В традиционной системе он реализуется в аудитории в форме контрольных работ, коллоквиумов, зачетов и экзаменов. В системе, базирующейся на технологиях дистанционного обучения, существенная часть контрольных мероприятий возлагается на компьютерные тестирующие программы.

Подсистема тестирования является весьма важной частью электронного учебника (под этим термином понимается весь комплекс интерактивных мультимедийных средств, предназначенных для изучения конкретной дисцплины), поскольку она частично берет на себя функции, в традиционной системе осуществляемые преподавателем. В зависимости от педагогической задачи, она может реализовывать различные варианты контроля:

— мягкое самотестирование,

— жесткое самотестирование,

— сертификационное тестирование.

В первом случае обучающийся имеет возможность многократно пытаться ответить на вопрос (пока, наконец то, не выберет правильный). Во втором для ответа предоставляется только одна попытка, однако результат тестирования не сообщается преподавателю. Эти варианты, как правило, предусматривают возможность обращения к материалу учебнику и реализуются как его неотъемлемая часть.

Последний вариант предполагает, что результат тестирования учитывается при оценки уровня знаний и может повлечь за собой определенные <оргвыводы>. Соответственно, необходимо обеспечить аутентификацию тестируемого, защиту результатов тестирования от несанкционированной корректировки, минимизировать влияние <внешних факторов>. Таким образом, существенная часть подсистемы сертификационного тестирования связана не с предметным содержанием, а с проблемами защиты информации. По этой причине ее целесообразно реализовывать в виде универсальной оболочки, предметное содержание которой определяется обращением к соответствующей базе данных.

Программная реализация системы тестирования зависит от того, в каком варианте создается электронный учебник: в виде локальной версии, распространяемой на CD, или в виде сетевой, доступ к которой осуществляется с помощью специальной клиентской программы (чаще всего, интернет-браузера). Каждый из вариантов имеет свои достоинства и недостатки. Для работы с локальной версии не нужно подключение к интернет, но вся необходимая информация, в том числе и банк вопросов, должна быть размещена на CD. Кроме того, внесение изменений и добавлений в локальную версию проблематично. Для работы с сетевой версией необходим телекоммуникационный канал (причем требования к его пропускной способности тем выше, чем больше используются мультимедиа средства). Но при этом поддержание курса в актуальном состоянии не представляет проблемы, более того, процесс работы обучаемого с учебником легко протоколируется.

Многопользовательская среда для разработки сетевых электронных учебников [1], созданная в Томском государственном университете, базируется на технологии клиент-сервер. Серверная часть работает под управлением ОС Linux, реализована на языке PHP, в качестве СУБД используется MySQL. В качестве клиента используется Web-браузер IE (для корректной работы необходима версия не ниже 5.5). При этом созданный учебник может функционировать как непосредственно в среде разработки, так и вне ее (это обеспечивается конвертированием всей необходимой информации из внутреннего кода в HTML).

Подсистема тестирования наследует принцип модульности, положенный в основу при разработке всей системы и включает в себя модуль подготовки теста (ориентирован на работу с преподавателем), модуль визуализации (предназначен для программистов и дизайнеров) и модуль доступа к тестам (работает с обучаемым). Первый (авторский) модуль позволяет преподавателю создавать базу данных для тестирующей системы и управлять генерацией тестов для конкретного обучаемого. Второй модуль позволяет дизайнеру и программисту спроектировать пользовательский интерфейс тестирующей подсистемы и, в частности, обеспечить стилевое единство оформления электронного учебника. Третий модуль обеспечивает работу обучаемого с подсистемой тестирования, а также ее включение в состав CD-версии курса при конвертировании в HTML.

Инструментальные средства авторского модуля позволяют преподавателю реализовать основные виды тестовых заданий (альтернативный, множественный выбор, упорядочение и.т.д.).

Заметим, что работа с электронным курсом в сетевом варианте предусматривает предварительную регистрацию обучаемого в системе. Это позволяет создать базу данных пользователей и сохранять в ней результаты работы с подсистемой тестирования. (эта база открыта для чтения преподавателю, сопровождающему обучение по данной дисциплине).

Литература

Автайкин В.Д., Вымятнин В.М. Многопользовательская система для разработки сетевых электронных учебников. //Труды X Всероссийской научно-методической конференции <Телематика’2003>. СПб.2003, С.214-215.

ОБ ИНТЕГРАЦИИ ЭЛЕКТРОННЫХ И ТРАДИЦИОННЫХ УЧЕБНИКОВ

М. Ю Шевелев, Ю. П. Шевелев

Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники

Во всякой системе обучения различаются две составляющие: предъявление информации учащемуся и контроль ее усвоения. В существующих компьютерных технологиях обучения контроль реализуется на принципе, основой которого является хранение в компьютерной памяти и вопросов, и соответствующих эталонных ответов. На этом принципе можно создавать только компьютерные учебники, противопоставляемые традиционным.

В паспорте Федеральной целевой программы <Развитие единой образовательной информационной среды на 2002 — 2006 гг.> среди наиболее значимых задач отмечается следующая: <Создание, распространение и внедрение в учебный процесс современных электронных учебных материалов, их интеграция с традиционными учебными пособиями>. Интеграция существующих компьютерных учебников с традиционными представляется весьма проблематичной. Для ее осуществления необходим иной принцип организации контроля. Решение задачи найдено разработчиками информационно-дидактической системы (ИДС) <Символ>. В этой системе вместо эталонных ответов используются их коды (называемые кодами заданий), формируемые при помощи специальных алгоритмов. Коды записываются перед условиями соответствующих задач и образуют с ними неделимые дидактические единицы. При самоконтроле учащийся набирает на компьютерной клавиатуре сначала код, а затем вводит ответ. В результате их обработки по определенному алгоритму компьютер формирует сообщение <Правильно> или <Неправильно>.

Благодаря такой организации контроля значительно снижаются трудозатраты на разработку компьютерных учебников, так как отпадает необходимость в создании массива эталонных ответов. Авторы компьютерных учебников могут сосредоточить все внимание только на проблеме предъявления информации. Это же относится и к обычным традиционным учебникам, где главным является доступность изложения материала. Компьютерная составляющая сводится к записи перед каждым упражнением (или их группой) соответствующего кода. В ИДС <Символ> опубликовано несколько десятков учебных пособий, которые могут быть представлены как в электронном виде, так и в полиграфическом.

В Федеральной программе говорится: <Создать индустрию электронных учебных материалов и программно-методического обеспечения. Разработать и тиражировать современные электронные учебные материалы по основным предметам общеобразовательной школы (физика, биология, математика, история, география и др.), осуществить их интеграцию с традиционными средствами обучения>. Там же планируется: <Довести число компьютеров в общеобразовательных учреждениях до соотношения: один компьютер — на 80 учащихся>. Отсюда следует, что если ориентироваться только на применение компьютеров, то автоматизация обучения так и останется на эпизодическом уровне и в массовых масштабах не отразится на качестве обучения. Эта проблема решена в ИДС <Символ>. Коды заданий, формируемые кодирующими алгоритмами, семантически совершенно не связаны с кодируемыми ответами, поэтому алгоритмы можно реализовать не только программно при помощи компьютера, но и в виде малогабаритного специализированного устройства (дидактического калькулятора, электронного репетитора), доступного по цене всем слоям населения России. Многолетние эксперименты по внедрению системы <Символ> в дошкольных учреждениях, школах и вузах показали ее высокую эффективность.

Таким образом, работы по автоматизации обучения, проводимые ТУСУРом, полностью соответствуют Федеральной программе и обеспечивают решение поставленных в ней задач, особенно в области интеграции компьютерных и традиционных учебных материалов.

РАЗРАБОТКА И ВНЕДРЕНИЕ ЭЛЕКТРОННЫХ ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫХ ПРОГРАММНЫХ ПРОДУКТОВ В КАРАГАНДИНСКОМ ГОСУДАРСТВЕННОМ УНИВЕРСИТЕТЕ ИМЕНИ Е.А. БУКЕТОВА

Н. Т. Ержанов, О. В. Бакбардина

Карагандинский государственный университет им. Е.А. Букетова, Казахстан

Отличительной чертой развития современного высшего образования является изменяющееся содержание образования и технологии преподавания, поскольку большое развитие получают новые информационные технологии. Огромное значение в информационных образовательных технологиях имеют электронные средства сопровождения учебного процесса. Существует большое количество электронных обучающих программных продуктов (ЭОПП) учебного назначения, электронные учебники, тесты, программы-симуляторы разнообразных ситуаций или приборов, интерактивные модели различных процессов и систем, электронные справочные пособия, публикации учебного материала на WEB-сайте.

Разработка и создание ЭОПП сопровождающих учебный процесс в последние годы стало одним из приоритетных направлений образовательной деятельности Карагандинского государственного университета им. Е.А.Букетова. На базе Инновационного центра КарГУ организована лаборатория, деятельность которой направлена на исследование технологий обучения и создание электронных образовательных программных продуктов с использованием современных компьютерных технологий. Работа лаборатории осуществляется при непосредственном участии авторов учебной, научной и научно-методической литературы.

Изучая опыт работы лаборатории можно утверждать, что достаточно высокую педагогическую эффективность имеют те ЭОПП, которые обеспечивают непрерывность и полноту дидактического цикла процесса обучения, предоставляют теоретический материал, обеспечивают тренировочную учебную деятельность, осуществляют контроль уровня знаний, а также обеспечивают информационно-поисковую деятельность и сервисные услуги при условии интерактивной обратной связи.

Исследования, проводимые в лаборатории, затрагивающие проблему разработки и оценки качества ЭОПП, позволили выделить условия их педагогически целесообразного создания в виде определенных уровней.

Первый — низший — базовый уровень должен содержать основные понятия, определения предмета и иллюстрации этих понятий и определений. Составляя не более четверти от общего объёма учебника, этот уровень, тем не менее, должен давать законченную целостную картину предмета.

Второй — основной уровень должен содержать подробное изложение всех вопросов учебной программы курса.

Наконец, третий уровень включает углублённое изложение отдельных вопросов для тех пользователей, которые желают расширить свои знания в данном вопросе.

Существование трёх различных по сложности уровней изложения материала приводит к следующей структуре электронного учебника

БЛОК 1

:::. БЛОК N

Электронный многоуровневый учебник должен содержать несколько возможных путей рассмотрения учебного материала: по первому, второму и т. д. уровням, где непосредственно предусмотрен переход между различными по трудности уровнями. При этом учебный материал должен быть разбит на модули (блоки). В пределах одного обучающего модуля новый учебный материал должен быть логически связанным с предыдущим учебным материалом. Каждый модуль учебника должен завершаться контрольными вопросами в виде тестовых заданий, т.к. это является весьма эффек-тивным инструментом, стимулирую-щим подготовку обучающихся и повышающим мотивацию к изучаемому предмету.

Таким образом, пользователь сам выбирает уровень сложности изложения учебного материала в зависимости от степени подготовленности.

Расширить возможности электронного учебника можно путём применения современных средств мультипликации и видеотехники в динамическом режиме, позволяющие иллюстрировать учебный материал конкретными наглядными примерами (видеолекции по учебному курсу, демонстрация производственных процессов, выступлений известных ученых и т.д.). Эффективным средством в разработке электронного учебника является создание и включения баз данных. В этом случае пользователь может просмотреть существенно больше фактического материала, чем это приведено в примерах текстового материала. При этом в учебник должны быть включены инструкции обращения к базам данных и некоторые приёмы обработки помещённого в базы данных материала.

Предлагаемая система создания ЭОПП позволяет максимально интенсифицировать самостоятельные занятия при формировании и закреплении новых знаний, умений, навыков в определенной предметной области в индивидуальном режиме, либо при ограниченной по объему методической помощи преподавателя.

ОРГАНИЗАЦИЯ, ТЕХНОЛОГИЯ И УПРАВЛЕНИЕ СОЗДАНИЕМ УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСОВ И ЭЛЕКТРОННЫХ ОБУЧАЮЩИХ СИСТЕМ

В. М. Панова, Н. Б. Мухина

Ульяновский государственный технический университет

Традиционная форма обучения, практикуемая в большинстве учебных заведений Ульяновска, на данном этапе практически не использует развивающихся возможностей глобальной информационной сети Internet и мультимедийных технологий. В Институте дистанционного образования (ИДО) УлГТУ в целях повышения качества образовательного процесса внедрена интерактивная обучающая среда WebCT, позволяющая перейти к качественно новому этапу дистанционного обучения с использованием современных информационных технологий.

Используя WebCT, можно создавать не просто электронные информационные курсы, а электронные обучающие системы (ЭОС), которые включают в себя как возможности традиционного обучения, так и ряд преимуществ.

Преимуществом курсов, созданных в WebCT, является наличие реального образовательного процесса <не выходя из дома> — при наличии выхода в Internet, либо из медиатек ИДО и других дисплейных классов в удобное для студента время. Обучение студента не требует специальных знаний, кроме умения пользоваться Internet. Курс загружается в обычном web-броузере типа Internet Explorer и не требует установки дополнительных программ и драйверов. Студентам выдаются полные и достаточные инструкции по использованию курсов.

На курс студент попадает, набрав свое имя и пароль, которые выдает ему администратор. Далее студент знакомится с графиком изучения курса, а также с событиями, запланированными в «Календаре» курса. В соответствии с графиком студент в удобное для него время производит ознакомление с лекционным материалом, проходит тестирование по пройденным темам курса. По результатам тестирования студент получает допуск к изучению следующих тем, а также имеет возможность наблюдать свои оценки в электронной <Зачетной книжке>. Любые вопросы, возникающие по ходу изучения курса, студент может задать в <Форуме> — электронной доске объявлений или написать по <Почте> лично преподавателю. Преподаватель может устраивать лекции и дискуссии в реальном режиме времени, используя возможности <Чата>. Преподаватель имеет возможность постоянного контроля над процессом обучения студентов. Используя <Менеджер курсов>, он может наблюдать за успеваемостью всех студентов, фиксировать посещение курса, количество попыток при сдаче тестов, а также видеть, как и за какое время, студент отвечал на конкретные вопросы теста.

Применение данной технологии позволяет существенно увеличить количество обучающихся, повысить гибкость учебного процесса при существенной минимизации общих затрат на его реализацию.

Известна проблема участия преподавателей, особенно старшего поколения, в создании электронных учебников. В ИДО УлГТУ эта проблема успешно решена: создана технология подготовки учебно-методических комплексов (УМК), которые являются основой для разработки ЭОС. Она изложена в комплекте документации, включающем в себя:

— Положение о порядке подготовки к изданию УМК,

— Требования к составу УМК,

— Методику разработки рабочей программы учебной дисциплины,

— Методику руководства по изучению дисциплины,

— Методику разработки учебного пособия по дисциплине,

— Методику разработки практикума по дисциплине,

— Требования к оформлению УМК,

— Положение о порядке подготовки к изданию УМК с грифом УМО.

Всю информацию преподаватель представляет в лабораторию издания УМК, которая комплектует, форматирует, контролирует материал и готовит его по существующим требованиям к тиражу.

УМК в электронном виде, параллельно с типографией, попадает в лабораторию создания ЭОС. Далее работа ведется по нижеперечисленным организационным этапам.

Исполнители	Операции	Результат работ
Руководи- тель проекта	— формирует команду исполнителей; — осуществляет общую координацию работ;	Макет ЭОС, Полная ЭОС
Автор (авторы)	— подготовка учебных материалов для ЭОС на основе учебного пособия УМК, структуризация учебного материала; — разработка на основе учебного пособия УМК и согласование педагогического сценария ЭОС по дисциплине; — разработка видов и форм контроля, подготовка комментариев к тестовым заданиям, определение балльной оценки каждого тестового задания, проходной балл для каждого теста, формирование списка правильных ответов; — подготовка претестов для оценки остаточных знаний; — разработка на основе учебного пособия УМК практикума для ЭОС по дисциплине; — разработка перечня компьютерных графических материалов и мультимедийных компонентов для встраивания в ЭОС; — разработка календарного плана изучения дисциплины; — разработка перечня вопросов, выносимых для обсуждения на форумах; — разработка перечня методических советов для обучаемых; — методические рекомендации по использованию средств WebCT и демонстрация их работы;	— педагогический сценарий ЭОС; — структурированные учебные материалы со ссылками на глоссарий; — тестовые задания с балльной оценкой, проходным баллом; — список правильных ответов; — краткие ответы на претест — практикум по дисциплине; — перечень компьютерных компонентов; — календарный план; — перечень вопросов для форумов; — перечень методических советов; — ссылки на ресурсы Интернет
Компьютер- ный методист

— совместное с автором утверждение педагогического сценария ЭОС по дисциплине;

— формирование структуры ЭОС;

— проработка с автором видов и форм контроля, критериев оценки знаний и умений;

— оказание методической поддержки авторам в структуризации учебного материала, представление рекомендаций по стилю и методам изложения;

— структура ЭОС;

— рекомендации авторам

программист по разработке информации-онных компонентов

— осуществляет перевод учебного пособия УМК в формат .htm;

— осуществляет ввод тестовых заданий в ЭОС, балльных оценок, проходных баллов, формирует по исходным данным тесты к темам и разделам ЭОС (претесты);

— создает систему гиперссылок по учебному материалу ЭОС;

— осуществляет ввод вопросов для форумов, методических советов

— УМК в виде гипертекста в среде WebCT;

— тесты в формате WebCT;

— ссылки на тексту ЭОС;

— вопросы для обсуждения на форумах

Специалист по компью-терной графике- разрабатывает графические иллюстрации и мультимедийные компоненты для ЭОС;- графические и мультимедийные компоненты ЭОС

Администра-тор,

дизайнер WebCT

— создание общей структуры курса в WebCT;

— настройка основных инструментов и статистики в WebCT;

— настройка тестирующей системы в WebCT;

— организация ведения учебного процесса с использование конкретного ЭОС:

— формирование групп;

— настройка календаря на конкретный период (на конкретную группу);

— организация индивидуального обучения;

— открытие доступа к учебному материалу.

— логически завершенная структура ЭОС в электронном виде

— ведение учебного процесса

СОЗДАНИЕ ЭЛЕКТРОННЫХ СРЕДСТВ УЧЕБНОГО НАЗНАЧЕНИЯ

К ВОПРОСУ О СТРУКТУРЕ И СОСТАВЕ ЭЛЕКТОРОННОГО УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА

А. Ю. Михайлишин, В. Ю. Захаров, Ю. С. Попов, Д. А. Рубин, И. Н. Сталковская

Кемеровский государственный университет

— аннотацию к курсу в которой даны краткие сведения об издании, его преимуществах и кому оно адресовано;

— практикум, предназначенный для выработки умений и навыков применения теоретических знаний, полученных при изучении учебного пособия, с примерами выполнения заданий и анализом наиболее часто встречающихся ошибок;

— справочник, содержащий справочных данные, таблицы, определения, глоссарий по дисциплине;


Рис. 1. Общая схема работы с тренажером	Рис. 2. Режим знакомства

Рис. 3. Режим обучения	Рис. 4. Режим контроля

МУЛЬТИМЕДИЙНЫЕ СРЕДСТВА ОБУЧЕНИЯ

В. И. Батищев, В. Ю. Мишин

Самарский государственный технический университет

РЕСУРСНЫЕ ЦЕНТРЫ И ДИСТАНЦИОННОЕ ОБУЧЕНИЕ

ВОЗМОЖНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СДО НА ПРИМЕРЕ СДТ REDCLASS

И. В. Терехов, М. Б. Лемберский

REDLAB, г. Москва

Одними из основных задач сети ресурсных центров являются:

Доступность — отсутствие необходимости установки специфического программного обеспечения на рабочем месте пользователя.
Надежность — использование надежной технологий доставки данных, обеспечивающей быстроту отклика системы на действия пользователя.
Расширяемость — возможность наращивания функциональности системы.
Масштабируемость — увеличение количества пользователей, одновременно работающих в системе, не требует замены или доработки программного обеспечения.
Практичность — возможность получения пользователем практических навыков работы с программными продуктами, оборудованием и технологиями.
Адаптируемость — индивидуальная настройка параметров процесса обучения под пользователя, выдача статистической и рекомендательной информации по прохождению обучения, модульная поставка системы.
Контроль — осуществление постоянного мониторинга деятельности пользователя в процессе освоения предметной области.
Активность — автоматическая выдача рекомендаций в процессе формирования учебного плана и в процессе обучения в зависимости от текущего уровня знаний и целей обучения.
Комплексность — всеобъемлющий учёт ресурсов, задействованных в системе.
Оперативность — мгновенное информирование пользователей о корпоративных бизнес-процессах.

Кроме того, система должна быть полнофункциональной.

Полнофункциональная СДО автоматизирует следующие процессы традиционного обучения:

Изучение учебных материалов.

Тестирование пользователей.

Выработка практических навыков работы с оборудованием и ПО.

Анализ и контроль знаний.

Сертификация знаний.

Консультационная поддержка пользователей.

Создание учебного контента.

Управление учебным процессом.

изучение учебных материалов

— Способы изучения материалов — онлайн, оффлайн (локально на компьютере).

— Использование учебника в качестве справочника с возможностью поиска в сети интернет.

— Адаптируемость электронного учебника на цели обучения и начальные знания пользователя.

тестирование пользователей

— Гибкие возможности настройки интерфейса и функциональности под нужды пользователей.

— Возможности оффлайн-тестирования (локально на персональном компьютере).

выработка практических навыков работы с оборудованием и ПО

— Удаленный доступ к оборудованию и ПО. Эмуляторы.

— Ведение расписания доступа к оборудованию, журнала записи действий пользователей.

анализ и контроль знаний

— Контроль хода учебного процесса, темпа и качества обучения. Самоконтроль обучающихся.

— Обработка и вывод статистических данных в соответствии с правами пользователей.

— Выдача рекомендаций по дальнейшему обучению.

сертификация знаний

— Анализ знаний и действий пользователей.

— Система апелляций.

— Возможность проведения сертификации в оффлайн-режиме.

консультационная поддержка пользователей

— Получение пользователями онлайн-консультаций, проведение семинаров, конференций, форумов.

создание учебного контента

— Контроль версий, многопользовательская работа над учебными материалами.

— Подключение внешней <авторской> системы по созданию интерактивных курсов.

— Собственные методики разработки дистанционных курсов и учебных материалов.

управление учебным процессом

— Контроль и администрирование регистрации пользователей и оплаты услуг.

— Контроль и администрирование хода учебного процесса.

— Принятие решения о сертификации пользователей.

— Управление версиями учебных материалов и параметрами учебного процесса.

— Подготовка отчетности.

обеспечение безопасности и системное администрирование системы

— Безопасность функционирования сервисов.

— Безопасность оборудования и ПО, используемых в лабораторных работах.

— Защита от несанкционированного доступа.

— Поддержка пользователей системы.

WEB-СИСТЕМЫ ДЛЯ ОРГАНИЗАЦИИ ДИСТАНЦИОННОГО ОБУЧЕНИЯ

А. В. Полтавец, Д. В. Фурсов

Уральская академия государственной службы, г. Екатеринбург

— поддерживать свою информационную веб-страницу

— редактировать содержимое разделов

— знакомиться с учебно-методическими материалами по другим курсам

Н. Л. Зинькина, О. А. Масалова, Т. А. Титова

Казанский государственный университет

Создание музеев в электронной форме позволит решить ряд задач в сфере гуманитарного образования:

Музейные экспонаты, в том числе, раритеты, смогут быть использованы в качестве методического иллюстративного и собственно исследовательского материала по курсам <Этнология>, <Религия в истории народов мира>, <Этнография народов Среднего Поволжья>, <Этническая психология>, <История мировой культуры>, <Диалог культур в современном мире>, ряду музееведческих дисциплин, спецкурсу <Этноархеология>, <Декоративно-прикладное искусство>, <Расоведение> и т.д.. Названные курсы читаются студентам и аспирантам, специализирующимся в области антропологии и этнологии, культурологии, истории, музееведения, психологии, археологии, искусствоведению.
Музейные фонды будут использованы для создания электронных обучающих программ и курсов, которые предназначены, в первую очередь, для студентов дистанционного обучения и дополнительного образования.
Музей в электронной форме позволит каждому заинтересованному лицу самостоятельно, более детально, ознакомиться как с музейной экспозицией в целом, так и с отдельными экспонатами, удовлетворяющими личный, учебный или научный интерес.

Создание музея в электронной форме призвано помочь и научно-исследовательской работе:

Условия музейного хранения и консервации экспонатов не дают возможности максимально извлечь необходимую научную информацию. Попытка разрешить это противоречие, ведущее к нарушению условий хранения, ведет к частичному или полному разрушению экспонатов, а иногда и к утрате целой коллекции. Размещение в интернет объемного изображения экспонатов с их полным описанием, объединенных в базе данных позволит извлечь максимум потенциальной информации как из отдельных экспонатов, так и из коллекции в целом.
Размещение оцифрованных изображений музейных экспонатов в интернет позволит выйти на качественно новый уровень научных исследований, а именно: оцифрованные изображения позволят более глубоко и детально проводить исследователям сравнительно-сопоставительный анализ практически любого уровня сложности.
Крайне ограниченные возможности, существующие в музее, не позволяют удовлетворить исследовательский интерес к музейным раритетам ученых из других регионов и стран. Создание фонда пользования оцифрованных изображений с одновременным созданием базы данных для наиболее ценных и востребованных коллекций даст возможность повысить оперативность исполнения запросов и одновременно снизить количество обращений к подлинникам.

Предполагаемый проект обусловлен следующими обстоятельствами:

Изменение подходов в гуманитарных науках, ориентация именно на этническую культуру, осуществляемая с точки зрения социо-культурной антропологии с учетом аксиологических, эстетических и семантических акцентов.
Изменение экологического фона Земли, активизация техногенных влияний на природу, культуру и быт народов мира привели к тому, что сегодня этнографический музей призван сохранить не просто отдельные предметы или экспозиционные комплексы, а именно на уровне высоких информационных технологий ввести в научный и культурно-просветительский оборот целые комплексы-панорамы историко-культурных и этнографических реконструкций, отражающих тесную взаимосвязь природы, человека и его этнической культуры.
Фонды музея представлены экспонатами-раритетами: дары известных деятелей науки и культуры, предметы исключительные по своим замыслам, техникам исполнения художественного оформления; предметы существующие в единственном экземпляре.
В ближайшее время этнографический музей Казанского университета оказывается активным участникам целого ряда мероприятий, среди которых: 125-летие Общества археологии, истории и этнографии, 200-летие Казанского университета и 1000-летие Казани.

Литература

Рыбаков Б.А. <Язычество Древней Руси> // Москва, Наука, 1988г, 753 с.
Кокшаров Н.В. <Диалог культур и этнополитика> // Санкт-Петербург, изд-во Санкт-Петербургского университета, 2001 г, 323 с.
Blickfänge schmuckaus Noroafrika. Museum Für VölKerkunde Wien. 1995
Марийские украшения (вторая половина XIX — первая четверть XX вв.): каталог // Ленинград, 1985 г
Мордовские украшения: каталог // Ленинград, 1988 г

МУЗЕЙ ИСТОРИИ КАЗАНСКОГО УНИВЕРСИТЕТА.

ОПЫТ ИНФОРМАТИЗАЦИИ

Н. Л. Зинькина, С. В. Писарева

Казанский государственный университет

— технические (отсутствие компьютера и выхода в Интернет)

— организационные и финансовые

Для решения этих проблем были предприняты следующие шаги:

— создание небольшой локальной базы на FoxPro

— обучение сотрудников

— опытная эксплуатация

— анализ статистики поисковых запросов к локальной БД

— отладка механизма заполнения базы.

Название
Номер в книге поступлений
Старый номер КП
Инвентарный номер
Источник
Атрибуция
Фонды
Способ получения
Номер акта приема
Дата акта приема
Количество
Классификация
Автор-изготовитель
Организация-изготовитель
Время создания
Место создания
Место хранения
Материал
Техника
Размеры
Краткое описание
Легенда
Надписи
Клейма, печати и т.д
Сохранность
Реставрация
Кол-во приложений
Научно-музейное значение
Примечания
Дата сверки
Ответственный
Даты введения изменений
Изображение экспоната
Дополнительные сведения по классификации «фото»
Архивные материалы
Лица, связанные с экспонатом
События, связанные с экспонатом
Экспонирование: где и когда
Публикации
Библиография

ЭЛЕКТРОННЫЙ ГЕРБАРИЙ КАЗАНСКОГО УНИВЕРСИТЕТА

Н. Л. Зинькина, С. Е. Любарский

Казанский государственный университет

Номер КП — номер в книге поступлений (сквозная нумерация).

Инвентарный номер — номер в конкретной коллекции, первый символ — буква.

Количество образцов.

Семейство с указанием синонимов.

Название рода с указанием синонимов.

Название вида с указанием синонимов.

Морфологическое описание (группа признаков).

Жизненная форма (группа признаков). Химический состав (группа признаков).

Практическое значение (группа признаков).

Подвид, разновидность, форма, мутации.

Автор систематической единицы.

Коллектор.

Автор образца.

Дата и место сбора (бот. сад, опытная станция, питомник, в природе).

Страна, область, ближайший геогр. пункт (новое и старое название).

Высота над уровнем моря, широта и долгота.

Экспозиция.

Почвенные условия.

Характер произрастания и форма роста.

Фитоценоз.

Экология вида (группа признаков).

Категория типа (типичный, редкий, рассеянный).

Статус образца (культурный, дикорастущий и др.).

Номер стеллажа, номер коробки, номер листа.

Переопределение (<детерминантка>).

Комментарии.

Легенда (исторические сведения).

Описание сохранности.

Экспонирование (где и когда).

Примечания.

Публикации (автор, название, дата, издательство).

Дата сверки наличия.

Дата ввода информации.

Ответственный.

Фото гербарного листа с фрагментами.

Фото растения в природе.

Работа поддержана грантом РФФИ 02-07-90230.

СРЕДСТВА СОПРОВОЖДЕНИЯ ОБУЧЕНИЯ ПРИ РАБОТЕ С ЛОКАЛЬНЫМ МУЛЬТИМЕДИА КУРСОМ

В. М. Вымятнин, С. Ю. Заиграев

Томский государственный университет

Введение в дисциплину (история, предмет, актуальность, место и взаимосвязь с другими дисциплинами программы по специальности);
Учебную программу по дисциплине (курсу);
Цель и задачи изучения дисциплины;
Методические указания по самостоятельному изучению курса;
Оглавление;
Основное содержание, структурированное по разделам (модулям);
Тесты, вопросы, задачи с ответами для тренинга (по разделам);
Итоговый тест;
Практические задания для самостоятельной работы;
Тематика для небольших научно-исследовательских работ (МИНИ-НИР);
Толковый словарь терминов;
Список сокращений и аббревиатур;
Заключение;
Список литературы (основной, дополнительной, факультативной);
Хрестоматия (дайджест) по дисциплине, содержащая выдержки из учебников, научных и журнальных статей, методик и др. учебных материалов по тематике курса;
Краткая творческая биография автора пособия.

— при удачном соединении появляется окно для ввода информации, идентифицирующей пользователя;

Литература

ЭЛЕКТРОННЫЕ УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЕ КОМПЛЕКСЫ ПО ОБЩЕПРОФЕССИОНАЛЬНЫМ ДИСЦИПЛИНАМ

В. П. Довгун, В. Е. Авраменко

Красноярский государственный технический университет

Программа-навигатор, выполняющая организационные и сервисные функции (регистрация пользователя, справочная информация об изучаемой дисциплине, отслеживание траектории работы обучающегося, фиксация результатов обучения).
Электронное учебное пособие, представляющее набор взаимосвязанных HTML документов, объединенных в единую логическую структуру и включающее текст, статические и динамические изображения, элементы меню и навигации.
Автоматизированный лабораторный практикум.
Система тестирования и контроля знаний.

Учебное пособие включает:

— теоретический материал;

— методические рекомендации по изучению курса;

— глоссарий.

Стратегия выполнения лабораторного практикума предполагает следующие процедуры:

— получение индивидуального задания;

— предварительный расчет;

— компьютерное моделирование;

— математическая обработка результатов;

— подготовка отчета.

Программное обеспечение АЛП включает следующие подсистемы.

— Управляющую;

— Предварительного тестирования;

— Моделирования;

— Формирования итогового отчета.

— Наглядное графическое представление моделируемого объекта и лабораторной установки;

— отображение результатов моделирования на панелях виртуальных измерительных приборов.

АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ КОНСУЛЬТИРУЮЩАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ДИСТАНЦИОННОГО ОБРАЗОВАНИЯ (ДО)

Е. А. Гнатына, Е. Ф. Жигалова

Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники

Литература

Вымятин В.М., Демкин В.П., Можаева Г.В., Руденко Т.В. Мультимедиа-курсы:методология и технология разработки. Открытое и дистанционное образование, научно-методический журнал — Томск, 2002;
Искусственный интеллект: Справочник. В 3 — х кн. Кн.2: Модели и методы / под ред. Поспелова Д.А. М.: Наука, 1980. 304 с.

ПОДХОДЫ К ПРИМЕНЕНИЮ ЭЛЕКТРОННЫХ СРЕДСТВ ОБУЧЕНИЯ В МЕЖДУНАРОДНОЙ ПРАКТИКЕ

А. К. Волков, М. Р. Меламуд

Российская экономическая академия им. Г.В. Плеханова, г. Москва

Литература

2002 EDEN ANNUAL CONFERENCE «OPEN AND DISTANCE LEARNING IN EUROPE AND BEYOND RETHINKING INTERNATIONAL CO-OPERATION». Conference Proceedings.