На главную страницу

АВТОРСКИЕ ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЕ ПРОГРАММНЫЕ СРЕДСТВА СИСТЕМЫ КАДИС

А.В. Соловов, А.А. Меньшикова

(Самарский государственный аэрокосмический университет)

(Статья опубликована в сборнике научно-методических трудов "Современные проблемы высшего образования в России". Выпуск 2. - Самара: СГАУ, 2002г.)

Система КАДИС (система Комплексов Автоматизированных ДИдактических Средств) разработана и развивается в Центре новых информационных технологий Самарского государственного аэрокосмического университета (ЦНИТ СГАУ) с начала 90-х годов. В ее состав входят теоретические основы создания учебных мультимедиа комплексов (УМК), технология их подготовки и проблемно-ориентированные комплексы по различным учебным дисциплинам [1]. Многие преподаватели в СГАУ и ряде других учебных заведений Самарской области и РФ используют методику и технологические инструментальные средства или, как часто называют подобные компьютерные программы, авторскую среду системы КАДИС для своих учебно-методических разработок в сфере электронного обучения. УМК системы КАДИС, созданные в начале и середине 90-х годов, были подготовлены с помощью программного инструментария, работающего под управлением операционной системы MS DOS [2]. И, хотя эти УМК и инструментарий под MS DOS продолжают использоваться до сих пор, со второй половины 90-х годов ведется работа по созданию и совершенствованию нового поколения программного инструментария и проблемно-ориентированных УМК системы КАДИС на основе технологий мультимедиа и Интернет/интранет [3]. В данной статье рассматриваются типовые сценарии авторской среды системы КАДИС, работающей под управлением MS Windows 9x/2000/XP и ориентированной на создание УМК как для локального (на оптических компакт-дисках), так и сетевого (в Интернет/интранет) применения. Для описания сценариев используется объектно-ориентированный подход [4], базирующийся на нотации языка объектно-ориентированного моделирования UML [5].

Пользователи, состав и варианты применения авторской среды. Пользователей авторской среды системы КАДИС можно классифицировать на три основных группы: разработчики, преподаватели, учащиеся. Каждой группе соответствуют свои варианты использования программного инструментария (рис. 1).
В состав авторской среды входят четыре программных подсистемы (Компоновщик УМК, Проигрыватель готовых УМК, Подсистема тестирования, Конвертор в HTML), электронный учебник по технологии подготовки УМК и подборка примеров-образцов (фрагментов) УМК.


Рис. 1. Диаграммма вариантов использования авторской среды системы КАДИС

Типовые сценарии учебной работы. УМК системы КАДИС предусматривают поддержку четырех основных этапов познавательной учебной деятельности (рис. 2):

  • первоначальное знакомство с учебным материалом (его восприятие) по обычным печатным пособиям;
  • осмысление и закрепление учебного материала с помощью электронного учебника, контроль знаний по теории с помощью подсистемы тестирования;
  • формирование профессионально-ориентированных умений и навыков, развитие интуиции с помощью интеллектуальных тренажеров;
  • проектно-исследовательскую учебную деятельность с помощью виртуальных учебных лабораторий и пакетов прикладных программ (ППП).


Рис. 2. Диаграмма основных вариантов учебной работы с УМК системы КАДИС

Теоретическая подготовка в УМК КАДИС осуществляется с помощью электронных учебников (ЭУ) и подсистем тестирования. При работе с этими компонентами УМК реализуются три основных сценария электронного обучения: Просмотр теории, Тренаж по теории, Контроль.
Основу сценария Просмотр теории составляет работа со структурированным учебным текстом и поясняющими его мультимедиа иллюстрациями. Экран компьютера делится на два основных окна (рис. 3). В левом (более узком по вертикали) окне размещается оглавление ЭУ, в правом - тексты его разделов. Навигация осуществляется перемещением курсора "мыши" по древовидному оглавлению. Оглавление всегда присутствует на экране, поэтому даже при детальной структуризации учебного материала обеспечивается целостность его восприятия.


Рис. 3. Типовая экранная форма электронного учебника при изучении теории

Дополнительную помощь по структуре учебного материала можно получить в окне модели навигации раздела в виде ориентированного графа, в котором указываются пункты содержания, на которые опирается учебный текст, находящийся в основном окне.
При активизации пункта оглавления щелчком "мыши" в правое окно загружается соответствующий ему учебный текст. В тексте могут быть определены гиперссылки (обычно выделяют цветом и подчеркивают) на различные мультимедиа объекты (поясняющие тексты, графические иллюстрации, анимации, аудио- и видеоклипы, подключаемые программы, html-страницы и т.п.). При активизации ссылки соответствующий объект загружается в дополнительное окно. Окна можно перемещать по экрану, уменьшать-увеличивать, сворачивать-разворачивать, запускать-останавливать (например, проигрывание видеоклипов) и выполнять ряд других манипуляций, типовых для Windows и его приложений.
Заметим, что возможность управлять мультимедиа объектами активизирует учебную деятельность учащихся. Учащийся может передвигать иллюстрации по экрану, размещая в наиболее удобном для него месте, компоновать их вместе с текстом, закрывать и вновь открывать, прочитывать текст, параллельно рассматривая нужные ему иллюстрации и т.п. Таким образом, создаются предпосылки для наиболее удобного, причем индивидуально для каждого учащегося, восприятия учебной информации.
Сценарий Тренаж по теории, несомненно, самый важный этап работы с ЭУ, поскольку только в ходе собственной активной деятельности учащегося может быть достигнута главная дидактическая цель применения электронных учебников в обучении - осмысление учебного материала, его интериоризация (переход из внешнего плана во внутренний) и запоминание. Эта цель достигается в ходе интерактивного взаимодействия учащегося с различными объектами - компонентами учебного материала ЭУ (рис. 4). Для реализации такого взаимодействия можно использовать две простых, но достаточно эффективных сценарных схемы.
Первая схема предельно проста. После текста задания, которое учащемуся предлагается выполнить на бумаге или в уме, следует гиперссылка (например, "Комментарий к вопросу"). В этой гиперссылке можно "спрятать" правильный ответ, комментарий к нему, ссылку на теорию и т.п.


Рис. 4. Диаграмма взаимодействия с объектами ЭУ в сценарии Тренаж по теории

Во второй схеме тренажа применяются тесты с выборочными ответами. После ответа на вопрос и получения сообщения о его правильности учащийся может посмотреть правильный ответ, комментарий к ответу (например, ход решения задачи), полную теорию к вопросу из соответствующего раздела ЭУ.
Сценарий Контроль используют для промежуточного или итогового тестирования уровня усвоения учебного материала. В подсистеме тестирования реализована форма тестовых заданий с выборочными ответами (рис. 5, 6).
По окончании тестирования учащийся получает протокол тестирования, где он может увидеть количество набранных баллов, полученную оценку, перечень выполненных тестов. Для каждого теста предусмотрена возможность сравнить данный в ходе тестирования ответ с правильным ответом, что обеспечивает продолжение осмысления и закрепления учебного материала, начатого на этапе тренажа. Особенно это важно при промежуточном тестировании. Да и при итоговом тестировании, чтобы избежать недоразумений, особенно в случае неудовлетворительной оценки, целесообразно предъявлять учащемуся протокол контроля (см. рис. 6).


Рис. 5. Диаграмма взаимодействия с объектами подистемы тестирования


Рис. 6. Фрагменты экранных форм подсистемы тестирования

Информация о результатах контроля автоматически записывается в журнал тестирования ЭУ, при этом программы управления журналом обеспечивают сортировку информации по различным признакам.
Кратко отметим также два дополнительных сценария учебной деятельности с УМК КАДИС - работу со словарем терминов и понятий и локальную работу с мультимедиа объектами. Первый сценарий предусматривает выборку термина из отсортированного по алфавиту глоссария и расшифровку его по гиперссылке. Второй дополнительный сценарий позволяет осуществлять локальный выбор мультимедиа объектов из отдельных списков и просмотра графических иллюстраций, запуска анимаций, аудио- и видеоклипов, выполнения подключенных программ.
Важное место в УМК КАДИС занимают тренажеры, виртуальные учебные лаборатории и ППП. Они базируются на математических и имитационных моделях изучаемых объектов или процессов, а сценарии учебной работы с ними в существенной мере предопределяет специфика предметной области. В системе КАДИС разработаны общие принципы построения сценариев этих компонентов УМК (см., например, [1, 6]), а сами они готовятся как локальные компьютерные программы и подключаются к УМК на этапе его компоновки.

Сценарии подготовки УМК. При разработке УМК учебный материал готовят в следующем виде.
1. Оглавление (сначала на бумаге).
2. Учебные тексты в соответствии с пунктами оглавления в виде отдельных файлов в формате RTF (можно с иллюстрациями). В тексте выделяют (цветом и подчеркиванием) гиперссылки (ключевые слова или словосочетания) на соответствующие мультимедиа объекты.
3. Мультимедиа объекты, иллюстрирующие или дополняющие основной текст. Это могут быть графические изображения в различных форматах, звукозаписи, анимации, видеоклипы, интерактивные графические модели (VRML), исполняемые программы, поясняющие тексты, HTML-страницы.
4. Тестовые задания с комментариями к ним для самоконтроля и тренинга.

Компоновка подготовленных электронных компонентов в единый комплекс производится с помощью специальной подсистемы авторской среды КАДИС - Компоновщика УМК (рис. 7).


Рис. 7. Взаимодействие с объектами УМК при его компоновке

Работа с Компоновщиком УМК, как и подготовка тестов с помощью Подсистемы тестирования, не требует специальной квалификации - достаточно умений обычного пользователя персонального компьютера (рис. 8).


Рис. 8. Фрагменты компьютерной подготовки УМК системы КАДИС

С помощью специальной программы - Конвертор в HTML - УМК КАДИС, подготовленный для локального исполнения Проигрывателем УМК, можно трансформировать в сетевую версию для размещения в Интернет/интранет и работы со стандартным броузером.

В заключение отметим, что инструментальные программные средства системы КАДИС свободно тиражирутся в Интернет на сервере ЦНИТ СГАУ http://cnit.ssau.ru.

Литература
1. Соловов А.В. Проектирование компьютерных систем учебного назначения: Учебное пособие. - Самара: СГАУ, 1995. - 138 с.
2. Пряничников Г.Ю., Соловов А.В. Инструментальные средства для разработки автоматизированных учебных курсов в системе КАДИС // Тезисы докладов Республиканской научно-методической конференции "Совершенствование подготовки специалистов аэрокосмического профиля". - Самара: СГАУ, 1992. - с. 87-88.
3. Меньшикова А.А., Соловов А.В. Педагогические инструментальные программные средства системы КАДИС в среде Windows // Тезисы докладов научно-методической конф. "Развитие и совершенствование учебного процесса в техническом вузе на современном этапе". - Самара: СГАУ, 1999. - с. 179-180.
4. Меньшикова А.А., Соловов А.В. Объектно-ориентированные модели сценариев электронных средств поддержки обучения // Труды Всероссийской научно-методической конференции "Телематика'2002". - СПб.: СПбГИТМО, М.: ГосНИИ ИТТ "Информика", 2002. - С. 231-232.
5. Буч Г., Рамбо Д., Джекобсон А. Язык UML. Руководство пользователя: Пер с англ. - М.: ДМК Пресс, 2001. - 432 с.
6. Соловов А.В. Виртуальные учебные лаборатории в инженерном образовании / Индустрия образования: Сборник статей. Выпуск 2. - М.: МГИУ, 2002. - с. 386-392.