Geum.ru

Отчет о научно-исследовательской работе

Вид материалаОтчет

Содержание


Компьютерный эксперимент
Список использованных источников
Подобный материал:
1   2   3   4
8.3. Структура компьютерных сетевых учебников

В электронном сетевом учебнике должна быть предусмотрена возможность учета исходного уровня подготовки обучаемого. Это осуществляется путем организации предварительного (входного) тестирования, а также создания различных маршрутов изучения учебного материала. При использовании таких маршрутов исключается необходимость ознакомления обучаемого со всем учебным материалом, представленным в электронном учебнике. В то же время любое понятие, используемое в этом учебнике, должно быть объяснено, причем объяснение должно быть вынесено за пределы основного текста, а доступ к нему должен быть обеспечен посредством применения гиперссылок. В результате электронный гипертекстовый сетевой учебник может содержать неограниченный по объему учебный материал, расположение которого не мешает изучению основной учебной дисциплины. Таким образом, маршрут представляет собой последовательность рассмотрения небольших логически завершенных порций (доз) учебного материала. Он не включает весь материал учебника, а заостряет внимание на основных вопросах учебного курса. Представляется целесообразным составить, по крайней мере, три маршрута (три уровня сложности) изучения учебного материала – для слабо подготовленных обучаемых, маршрут средней сложности, а также маршрут для «продвинутых» студентов, содержащий дополнительную информацию, позволяющую углубленно изучить данный предмет. Каждый маршрут должен содержать собственные тестовые задания. Самотестирование организуется после изучения отдельных разделов и блоков учебного материала для того, чтобы обучаемый смог проверить свои знания. В зависимости от результатов этой проверки может быть сформирован корректирующий маршрут, который позволит устранить пробелы в знаниях. Таким образом, электронный многоуровневый сетевой учебник должен содержать, несколько возможных путей рассмотрения учебного материала: по первому, второму и т.д. уровням. Обучаемый сам выбирает уровень сложности изложения учебного материала. При этом в любом месте электронного учебника должен быть предусмотрен переход между различными по трудности уровнями.

Расширить возможности электронного учебника можно также путем включения в учебник баз данных. В этом случае учащийся может просмотреть существенно больше фактического материала, например, свойств каких-либо веществ, чем это приведено в примерах текстового материала. При этом в учебник должны быть включены инструкции обращения к базам данных и некоторые приемы обработки помещенного в базы данных материала.

Важнейшей особенностью электронного учебника является наличие гипертекстовой структурированности. В теории гипертекста разработана специальная гипертекстовая метрика, которая включает два базовых параметра: степень информационной компактности и индекс стратификации. Высокий уровень компактности характеризует такие гипертекстовые структуры, в которых на любой информационный блок можно легко попасть из всех других блоков (обычно это обеспечивается многочисленными перекрестными ссылками). Вместе с тем, чрезмерно высокая компактность может привести к полной дезориентации обратившегося к гипертексту читателя, а также чрезвычайно затрудняет процесс отслеживания преемственности понятий. Низкая информационная компактность чревата выпадением из поля зрения читателя гипертекста отдельных узлов, которые могут нести важную для формирования каких-то понятий информацию или же вообще делать отдельные узлы во многих случаях недоступными. Индекс стратификации позволяет оценить допустимую степень свободы выбора последовательности чтения гипертекстового документа.

Экспериментально получено оптимальное количество допустимых ссылок в расчете на один абзац текста (не более одной-двух ссылок), а также рекомендуемый объем текстовой информации: при выводе на экран компьютера он должен занимать не более 1,5 или 2-х экранов. Допустимая и рекомендуемая иерархическая глубина связей может колебаться от 2 до 5 шагов.

Главным требованием гипертекстовой структурированности является то, что весь объем информации делится на минимальные текстовые блоки, каждый из которых должен быть информативным и законченным для данной степени детализации. В идеале каждый информационный узел является относительно самостоятельной информационной единицей. Дальнейшая детализация информации, обеспечивающаяся системой ссылок в пределах данного гипертекста, является факультативной и зависит от потребностей конкретного пользователя. Такая структурированность определяет одно из главных преимуществ гипертекста перед традиционными описаниями: в рамках данной структуры существенно возрастает возможность увеличения степени детализации учебного материала.

Рекомендуется следующая уровневая иерархия ссылок в содержательной структуре гипертекста:
  • на первом, самом высоком уровне, используется жанр максимально коротких аннотаций для всех базовых терминологических понятий;
  • на следующем уровне дается предметное истолкование тех или иных понятий;
  • далее идет информационный слой, связанный с концептуальной трактовкой этих понятий, который может сопровождаться набором библиографических ссылок или ссылками на рекомендуемую литературу (в том числе и представленную в электронном виде в Интернете).

Ключевые слова и словосочетания в гипертексте должны соответствовать следующим требованиям:
  • быть достаточно информативными, т.е. обладать преимущественно терминологическим значением в пределах данного текста;
  • полностью соответствовать блоку информации, которая вызывается обращением к ним;
  • быть логически связанными только с одним информационным блоком в пределах данного гипертекста.

Гипертекстовая форма предъявляет также и ряд других ограничений:
  • во-первых, это ограничения объема отдельного файла (информационного блока). Как показывает практика, для того, чтобы быть адекватно воспринятым, объем линейно излагаемого материала в пределах гипертекста не должен превышать 1,5-2 размеров экрана, что составляет примерно 200-300 слов. Восприятие информации с экрана компьютера (чтение текста с экрана компьютера) происходит примерно на 30% медленнее, чем чтение теста на бумажном носителе. Как следствие, возрастает необходимость четкости и однозначности формулировок, использования "компактного" языка;
  • во-вторых, следует стремиться к преодолению явлений "каскада" в изложении информации, когда один и тот же теоретический материал формулируется в пределах разных информационных блоков (файлов) или изложение материала, определяемого одним понятием, относится к разным блокам;
  • в-третьих, сама организация текста должна соответствовать определенным требованиям, связанным прежде всего с представлением в нем терминов и формулировок, призванных обеспечивать естественные логические переходы от одного информационного блока к другому.

На основании степени детализации информации и особенностей ее текстовой организации можно выделить следующие основные разделы информационных блоков в пределах гипертекста учебной направленности:
  • первая страница (первое окно), сочетающая в себе признаки введения (обозначение предмета описания, его целей и методов, а также его адресация) и оглавления (перечня наиболее общих и существенных характеристик данного объекта, целью которого является обеспечение доступа к указанной информации). "Повествовательность", свойственная введению, здесь должна органически сочетаться с различными видами списков (оглавление). Вследствие этого, в отличие от традиционного оглавления, при всей своей лаконичности, "первая страница" имеет не только вспомогательную роль, демонстрирующую расположение информации, но и является наиболее общим описанием объекта;
  • реферат, или аннотация, которые в случаях значительного объема информации в пределах данного конкретного блока являются обоснованным переходом от "первой страницы" к более детальному ее изложению; при этом подобные тексты должны соответствовать основному требованию гипертекстовой структурированности, т.е. быть целостными и законченными. Их можно сравнить со статьями толкового терминологического словаря;
  • основной учебный текст, который может быть сравнен со статьей энциклопедического словаря, где выделены курсивом те понятия, толкование которых присутствует в данном словаре;
  • различного рода иллюстрации и примеры, использующие разные виды зрительной наглядности (текст, рисунки, видеозапись, мультипликация) и звук;
  • комментарий, близкий традиционной книжной ссылке. Именно на этом этапе возможно изложение информации, не являющейся общепризнанной и бесспорной;
  • библиография, отсылающая к традиционным источникам информации (книги, журнальные статьи и т.д.);
  • помимо списка основной и дополнительной литературы, в сетевой учебник полезно включить список наиболее часто задаваемых студентами вопросов и привести ответы на эти вопросы.

При этом следует помнить, что гипертекстовая форма позволяет одновременное выведение на экран двух и более файлов в виде отдельных фреймов, т.е. сочетание в пределах одного окна монитора текстов разных типов. Таким образом, проблема гипертекстовой интерпретации учебного материала, неизбежно возникающая при создании автоматизированных учебных курсов, не представляется тривиальной. Она является не только новой формой презентации информации, но и ее переосмыслением как создателями, так и пользователями.

При разработке научно-методических основ создания интернет-учебника предлагается использовать блочную структуру электронных интерактивных пособий.

Основной – информационный блок должен содержать изложенный в сжатой форме учебный материал (он включает основные понятия, определения, таблицы, графики, математические модели, формулы и уравнения и т.д., охватывающие все разделы данного курса). Каждый раздел информационного блока должен заканчиваться контрольными вопросами, которые позволяют обучаемому выяснить, насколько глубоко он усвоил учебный материал. В результате в электронном учебнике функционирует постоянная обратная связь обучаемого с компьютером, позволяющая повысить эффективность процесса усвоения знаний.

Блок “Упражнения “ должен функционировать в режиме диалога обучаемого с компьютером. Работа в этом режиме дает возможность обучаемому закрепить знания, полученные при работе с информационным блоком. Система подсказки, при этом, позволяет при необходимости обратиться к любому разделу учебного материала. При составлении заданий этого блока должны использоваться различные системы конструирования ответа.

Компьютерный эксперимент является важной составной частью сетевого учебника. Этот блок учебника может быть реализован в различных вариантах. В простейшем случае в этом разделе сетевого учебника обучаемый может просмотреть видеофрагменты различных явлений и процессов, отражающих важнейшие вопросы учебной дисциплины. При этом необходимо особое внимание уделить демонстрации такого учебного материала, который является труднодоступным для обучаемого. Речь идет, в первую очередь, о демонстрации явлений, которые не могут быть осуществлены в учебных лабораториях . Несомненный интерес представляет демонстрация технологических процессов на предприятиях. Более сложным компьютерным экспериментом является его интерактивный вариант. В этом случае должна быть предусмотрена возможность выбора обучаемым условий проведения эксперимента, после чего производится обработка результатов эксперимента.

Контроль знаний обучаемых должен осуществляется в режиме работы ”Экзамен”. В этом блоке должна быть предусмотрена оценка правильности ответов обучаемого на поставленные вопросы. В конце экзамена обучаемому должна быть представлена информация о его результатах. Для устранения возможности запоминания обучаемым правильных ответов необходимо использовать значительный по величине банк компьютерных тестовых заданий, в котором варианты заданий выбираются обучаемому с использованием генератора случайных чисел.
8.4. Требования к компьютерным тестовым заданиям

Для контроля знаний предлагается использовать различные формы тестовых заданий, в частности, тестовые задания открытой и закрытой формы. Составление тестовых заданий является одной из важнейших стадий разработки компьютерного учебника. Важнейшие требования к тестовым заданиям:
  • тестовое задание должно быть сформулировано в форме суждения, а не вопроса; вопрос не желательно использовать при конструировании теста, т.к. по своим свойствам он принципиально не ориентирован на получение заключения и допускает отказ от ответа или отрицательный вывод;
  • тестовые задания должны быть представлены в кратчайшей форме. Это способствует быстрому и четкому пониманию вопроса; все задания желательно представить в одном стиле, что также сделает тест более удобным для восприятия;
  • тестовые задания должны быть составлены таким образом, чтобы на каждое упражнение обучаемый тратил примерно одинаковое количество времени; обычно на выполнение одного тестового задания должно уходить полторы – две минуты;
  • тестовые задания не должны содержать ошибочные (непроверенные, неточные) данные; нарушение этого правила может привести к конфликтной ситуации, несерьезному отношению тестируемого к заданию и накоплению в памяти ошибочной информации, что абсолютно недопустимо;
  • каждое тестовое задание должно предполагать наличие однозначно правильного ответа
  • при составлении тестовых заданий должна использоваться четкая структура используемых знаков и символов; до сих пор, например, в учебной литературе используются различные символы для обозначения физических величин; в результате возникают затруднения у тестируемого, что сказывается на его оценке;
  • тестовые задания должны иметь различную степень трудности для того чтобы оказаться посильными как для слабоуспевающих учеников, так и быть интересными для хорошо успевающих и продвинутых учащихся; принято составлять задания трех степеней трудности; в результате для каждой категории учащихся появится возможность отвечать на задания, соответствующие их уровню подготовки;
  • при составлении тестовых заданий необходимо максимально снизить вероятность "угадывания" правильного ответа.


ЗАКЛЮЧЕНИЕ


В результате выполнения проекта разработан «Курс физики в техническом университете» - пилотный вариант, включающий в себя следующие тома: «Физические основы механики», «Физическая термодинамика», «Теория электромагнитного поля», «Электромагнитные волны и оптика», «Квантовая физика», «Физика твердого тела». Курс выполнен в стандарте XML и загружен в электронную библиотеку виртуального представительства МГТУ им. Н.Э. Баумана на сервере «Открытого инженерного университета» ИОС ОО.

Курс разработан в обычном текстовом виде и в форме гипертекста с использованием современных компьютерных технологий. Перспективность использования компьютерных методов на основе технологии мультимедиа, поддерживаемых Интернет, заключается в возможности их применения для дистанционного обучения и тиражирования на CD дисках для широкого распространения по всей территории страны. Курс разработан в рамках единой структуры федерального фонда учебных курсов системы открытого образования.

В соответствии с техническим заданием создана учебная страница кафедры физики на образовательном Web-сервере кафедры физики, содержащая разработанный по проекту курс физики. Разработанные учебные пособия размещены также на сервере МГТУ им. Н.Э. Баумана в «Открытом инженерном университете» в ИОС ОО

Разработанные при выполнении темы материалы (состоящий из 6 электронных пособий «Курс физики в техническом университете») размещены на сервере кафедры физики МГТУ им. Н.Э. Баумана (ru) и в виртуальном представительстве МГТУ им. Н.Э. Баумана в системе «Открытого инженерного университета» ИОС ОО (t.ru) как это и было предусмотрено техническим заданием.

Результаты работы используются в учебном процессе кафедры физики МГТУ им. Н.Э. Баумана и ряде других учебных заведений, куда они частично передавались для апробации. Для выполнения договора привлекались аспиранты кафедры физики – 4 человека, а также студенты 1 и 2 курсов (из числа добровольцев), которые изучали курс.

Созданный продукт соответствует полной программе курса физики для технических университетов и может быть применен в любом их них. Кроме того, разработанные материалы могут быть использованы и во всех других технических вузах с меньшими по объему курсами физики.

Разработанный курс является законченной разработкой и его пилотная версия пригодна к тиражированию и распространению на компакт-дисках.

План работ по теме выполнен полностью. Достигнутые в 2001-2002 гг. результаты позволяют обеспечить студентов технических университетов дистанционной поддержкой в изучении курса физики. Созданные пособия могут служить основой дальнейшего совершенствования федерального фонда в части физики путем их расширения и включения в них интерактивных приложений (тестов, лабораторных работ разных видов, в том числе с удаленным доступом) и расширения мультимедийных средств (добаление видео и аудиофрагментов).

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

  1. Афонин А.М., Глаголев К.В., Морозов А.Н. Основы системы дистанционного обучения физике. - Физическое образование в вузах, 2001 г., т. 7, № 2, с. 100-105.
  2. Афонин А.М., Глаголев К.В., Калинин Е.В., Морозов А.Н., Кудрявцев В.С. Компьютерный учебник по термодинамике - Физическое образование в вузах, 2001 г., т. 7, № 3, с. 112-117.
  3. Афонин А.М., Агальцов А.М., Горелик В.С., Иваненко О.И., Корниенко В.Н., Корчагин В.Н., Морозов А.Н., Павлов К.Б., Савельев И.В., Научно-исследовательская физическая лаборатория технического исследовательского университета ХХI века - Физическое образование в вузах, 2001 г., т. 7, № 3, с.23-36.
  4. Афонин А.М., Васюков В.И., Гладков Н.А., Корниенко В.Н., Корчагин В.Н., Морозов А.Н., Савельев И.В. Интернет-стенд для изучения ударных и волновых процессов с помощью пьезопреобразователей.- 6 Международная конференция «Физика в системе современного образования», 28-31 мая 2001 г., Ярославль, тезисы докладов, т.3, с. 15-16.
  5. Глаголев К.В., Калинин Е.В., Кудрявцев В.С., Морозов А.Н. Интернет ориентированное пособие по термодинамике для школьников 7-8 классов. - 6 международная конференция «Физика в системе современного образования» 28-31 мая 2001 г., Ярославль, Тезисы докладов. т. 3., с.29-32.
  6. Афонин А.М., Горелик В.С., Корниенко В.Н., Корчагин В.Н., Морозов А.Н., Павлов К.Б., Савельев И.В., Семиколенов А.В., Соловьев А.В. Физический практикум с удаленным доступом как часть системы дистанционного обучения технического университета. - М., ГосНИИСИ, сб статей «Индустрия образования», вып.2.,2002 г., с.369-378.
  7. Афонин А.М., Горелик В.С., Корниенко В.Н., Корчагин В.Н., Морозов А.Н., Павлов К.Б., Савельев И.В. Применение лабораторного физического практикума удаленного доступа в вузе. - 7 Конференция стран содружества “Современный физический практикум”, Санкт-Петербург, 28-30 мая 2002 г., тезисы докладов, с.34-35.
  8. Афонин А.М., Горелик В.С., Корниенко В.Н., Корчагин В.Н., Морозов А.Н., Соловьев А.В. Применение информационных технологий в поддержке образовательного процесса по физике в техническом университете. - 29 Международная конференция «Информационные технологии в науке, образовании, телекоммуникации и бизнесе», 2002 г., Крым, тезисы докладов, часть J, с.81-84.
  9. Афонин А.М., Глаголев К.В., Морозов А.Н. Основы построения дистанционного обучения по физике. – М., МАИ, Всероссийское совещание заведующих кафедрами физики технических вузов, 2002 г., сб. тезисов, с. 21-26.