Разработка мультимедийных приложений к отдельным главам учебного пособия "Твердотельная электроника"

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Дипломная работа

Разработка мультимедийных приложений к отдельным главам учебного пособия «Твердотельная электроника»

Введение

электронный учебник мультимедийный приложение

Современная система образования все активнее использует информационные технологии и компьютерные телекоммуникации. Особенно динамично развивается система дистанционного образования, чему способствует ряд факторов, и, прежде всего - оснащение образовательных учреждений мощной компьютерной техникой и развитие сообщества сетей Интернет.

Формирование информационной образовательной среды за последние годы стало одной из определяющих тенденций развития современного образования. Понятие информационной обучающей среды в наше время повсеместного распространения информационных технологий более естественно, чем ранее возникшее понятие обучающей среды (learning environment). Процесс управления и обеспечения современного образования также все в большей степени реализуется на базе информационных и телекоммуникационных технологий.

Лекционно-семинарная форма обучения с каждым годом теряет свою эффективность - практика доказала, что почти 50% учебного времени тратится впустую. Изучая зарубежный опыт, можно выделить следующий важный аспект: преподаватель выступает не в роли распространителя информации (как это традиционно принято), а в роли консультанта, советчика, иногда даже коллеги обучаемого. Это дает некоторые положительные моменты: студенты активно участвуют в процессе обучения, приучаются мыслить самостоятельно, выдвигать свои точки зрения, моделировать реальные ситуации.

Развитие информационных технологий предоставило новую, уникальную возможность проведения занятий - внедрение дистанционной формы обучения. Она, во-первых, позволяет самому обучаемому выбрать и время и место для обучения, во вторых, дает возможность получить образование лицам, лишенным получить традиционное образование в силу тех или иных причин, в третьих, использовать в обучении новые информационные технологии, в четвертых, в определенной степени сокращает расходы на обучение. С другой стороны, дистанционное образование усиливает возможности индивидуализации обучения.

Как правило, в дистанционной форме обучения применяются электронные учебники. Достоинствами этих учебников, на наш взгляд, являются: во-первых, их мобильность, во-вторых, доступность связи с развитием компьютерных сетей, в-третьих, адекватность уровню развития современных научных знаний. С другой стороны, создание электронных учебников способствует также решению и такой проблемы, как постоянное обновление информационного материала. В них также может содержаться большое количество упражнений и примеров, подробно иллюстрироваться в динамике различные виды информации. При помощи электронных учебников осуществляется контроль знаний - компьютерное тестирование. И, кроме того, появляется возможность дистанционного управления экспериментом - виртуальная лаборатория. Виртуальная лаборатория может основываться на работе реальных приборов, а может лишь эмулировать их работу, но, тем не менее, оказывает значительную пользу в обучении.

На современном этапе дистанционное обучение является очень популярной формой образования в мире. Сегодня сетью университетов и колледжей, обучающих дистанционным методом, покрыты пять континентов. Создана Международная Академия Информатизации, а при ней в 1998 г. Всемирный Распределенный Университет, который сегодня зарегистрирован в трех странах - в России, в Казахстане и Бельгии в целях развития концепций, принципов и идей глобального информационного общества с использованием средств информатики, телекоммуникаций и наиболее современных информационных технологий.

Практика использования электронных учебников показала, что студенты качественно усваивают изложенный материал, о чем свидетельствуют результаты тестирования. Таким образом, развитие информационных технологий дает широкую возможность для изобретения новых методов методик в образовании и тем самым повысить его качество.

Целью работы является разработка мультимедийный приложений к учебному пособию «Твердотельная электроника». В соответствии с целью работы были поставлены и решены следующие основные задачи:

1. Изучение существующих оболочек для курсов дистанционного обучения. Сравнительный анализ и выявление достоинств и недостатков той или иной оболочки.

2. Изучение, сравнение и анализ достоинств и недостатков видов мультимедийных приложений.

3. Обоснование выбора для работы Macromedia Flash.

4. Создание Flash-анимаций, используя теоретическую базу для построения физических процессов учебное пособие «Твердотельная электроника»

5. Создание видео-ролика как комментария к выбранной анимации.

Создание мультимедийных приложений к учебному пособию «Твердотельная электроника» позволяет повысить эффективность обучения, а также раскрыть возможности учебной деятельности учащихся, основанной на использовании современных информационных и коммуникационных технологий.

Разработанные анимации могут быть использованы при чтении куса «Микро - оптоэлектроника» (который читается на 3 курсе, физико-технического факультета в Петрозаводском государственном университете) и других близких по теме курсов, а также для самостоятельного обучения студентов.

1. Литературный обзор

1.1 Технология разработки электронных учебников с удаленным доступом

На современном этапе развития общества информационные технологии выходят на первый план во всех сферах делопроизводства и особенно интенсивно внедряются в процесс образования.

В учебных заведениях последнее время все интенсивнее используются электронные обучающие программы - электронные учебники. Задачей разработчиков является создание приложений, удовлетворяющих требованиям учебного процесса.

Немаловажным фактором в возможности использования электронные учебники в учебном процессе является наличие привлекательного и удобного интерфейса, обеспечение комфортной работы пользователя - будь то преподаватель или учащийся.

Обычно среда разработки языки программирования не позволяет создать графически привлекательный интерфейс, вследствие чего у учащихся пропадает желание к самообразованию и использование информационных технологий в обучении становится бессмысленным. При разработке электронного учебника, для максимального удобства пользователя, необходимо отказаться от стандартного представления графического интерфейса.

В книге Distance Education: What Works Well by Michael Corry (Editor), Chih-Hsiung Tu (Editor) (Дистанционное образование: то, что хорошо работает.) [1] собран уникальный опыт, который позволит университету или компании внедрить электронное обучение с наименьшими потерями, сделать его изначально эффективным и правильным.

В книге есть рекомендации по развитию успешного электронного обучения - от построения учебного материала до организации студенческих сообществ. Есть опыт обучения преподавателей для работы в режиме он-лайн, подготовки студентов к обучению в режиме он-лайн и подходы к управлению электронным обучением.

Немаловажно и то, что описывается, как правильно организовать рабочее время преподавателей и студентов, как планировать всевозможные мероприятия и как при всем этом сделать электронное обучение доходным.

Разговоры о стандартах IMS и SCORM волной захлестнули все образовательное сообщество. Многие производители систем электронного обучения уже используют объектный подход в своих разработках. Но для многих организаций до сих пор остается без ответа вопрос: как сделать объекты качественными. В статье «Оценка качества метаданных и учебных объектов при построении электронных курсов» [4] сделана попытка разобраться с этой проблемой и понять - от чего же зависит качество учебных объектов? В статье приведено несколько хороших практических примеров. Анализ, приведенный в данной статье, основывается на опыте профессиональных сообществ, которые работают с объектами в обучении. Эта статья - первая в своей области и, на наш взгляд, отвечает на большинство вопросов относительно разработки курсов с использованием метаданных и учебных объектов.

1.2 Оболочки для разработки курсов дистанционного обучения

Отличием дистанционного обучения от традиционного является удаленность преподавателя от студента, отсутствие их непосредственного контакта в процессе обучения. В этом отношении традиционная форма обучения всегда будет иметь преимущество, какой бы совершенной ни была техническая основа передачи информации. Тем не менее, дистанционная форма обучения может в значительной степени дополнить очную форму, а в некоторых случаях и улучшить ее качество.

Внедрение компьютерных технологий дает возможность перехода на качественно иной уровень передачи информации. Кроме того, появление средств мультимедиа позволяет создать средства обучения с мощными интерактивными возможностями.

Именно с появлением мультимедиа средств стала реальностью передача части учебного процесса от преподавателя компьютеру, а, следовательно, стало реальным и обучение на расстоянии. Тем не менее, все виды учебной деятельности компьютер на себя взять не может. Это утверждение очевидно для технических, естественнонаучных и физических специальностей, где обязательным является наличие лабораторного практикума, позволяющего приобрести практические навыки и мастерство.

Наиболее трудоемкой задачей педагога-методиста при создании компьютерного учебника является обеспечение дружественного пользовательского интерфейса, стимулирующего учащегося к дальнейшему обучению. Общая структура и интерфейс компьютерного учебника должны обеспечивать помощь обучающемуся при изучении теоретического материала или при решении задач путем анализа ошибок и подсказок. Это требует от автора умения прогнозировать ситуации, которые могут возникнуть при работе с компьютерным учебником.

На основе проведенного исследования компанией Solid Laboratory [6] были сформулированы два основных вывода.

1) В настоящее время не существует ИСРИСК (интегрированых сред разработки и использования сетевых курсов), которая бы одинаково хорошо соответствовала бы требованиям со стороны различных кафедр прикладных наук, а именно

а) кафедры компьютерных и информационных наук,

б) кафедры механической инженерии,

в) кафедры компьютерных систем,

г) кафедры электрической инженерии,

д) кафедры строительных наук,

е) кафедры химических технологий,

ж) кафедры изучения рынка трудоустройства,

а также ряда кафедр общего назначения (математики, физики, социальных наук, английского языка). Вместе с тем, как для компьютерных кафедр, так и для некомпьютерных кафедр колледжа, был выработан список тех ИСРИСК, которые в наибольшей степени подходят для их прикладных областей.

2) Преподавателям колледжа с различной степенью подготовки в области компьютерных и коммуникационных технологий было предложено в дальнейшем использовать разные по сложности и функциональной полноте ИСРИСК, а именно:

а) для преподавателей с хорошей компьютерной подготовкой были рекомендованы для дальнейшего детального изучения и использования ИСРИСК WebCT (университета Британской Колумбии, Канада) и ИСРИСК ToolBookII (компании Asymetrix),

б) для преподавателей с удовлетворительной подготовкой в области компьютерных и коммуникационных технологий были рекомендованы к дальнейшему изучению и использованию ИСРИСК AuthorWare (компании Macromedia) и ИСРИСК ClassWare (университета города Цинциннати). Заметим, что среда ClassWare является собственностью университета Цинциннати и не подлежит коммерческому использованию.

Ниже приведены краткие описания ИСРИСК WebCT и AuthorWare.

ИСРИСК WebCT 1.0 (Web Course Tools) была разработана на кафедре компьютерных наук университета Британской Колумбии (Канада) под руководством Мюррея Гольдберга в августе 1996 года. В 1997 году была образована компания WebCT, которая в декабре 1999 года разработала версию WebCT 2.0 и версию WebCT 3.0 в июне 2000 года.

ИСРИСК WebCT является мощной современной ИСРИСК, которая обладает огромным количеством разнообразных функциональных возможностей. Главное меню WebCT 1.0 приведено на рисунке 1.1 - Основное меню ИСРИСК WebCT. Версия WebCT 2.0 появилась на рынке в декабре 1999 года и включает более чем 100 новшеств и добавлений к системе WebCT 1.0.

Рисунок 1.1. Основное меню ИСРИСК WebCT.

Говоря кратко, WebCT включает

1) UNIX сервер с одновременным обслуживанием до 30000 студентов,

2) удобные средства для преподавателей по быстрой разработке качественных сетевых курсов, включая хорошо протестированные шаблоны для создания курсов (Рисунок 1.3 - Главное меню шаблона сетевого курса в ИСРИСК WebCT), глобальный гипертекстовый словарь терминов по курсу, средства поиска информации в курсе в соответствии с указанным шаблоном, обширные библиотеки мультимедийных файлов,

3) многофункциональные средства для студентов, включая онлайн самотестирование студентов, доступ студентов к результатам тестирования (с визуализацией ошибок студентов), мониторинг текущей академической успеваемости студентов, выставление студенческих работ на «электронную доску объявлений», возможность изменение студенческого пароля, возможность установления студенческих «электронных закладок» в тексте сетевого курса и быстрого их поиска,

4) богатейшие коммуникационные средства, включая многофункциональную «электронную доску объявлений», «текстовый диалог», электронную почту, «единый планшет», стриминг видео, и многие другие функции.

Рисунок 1.2. Сайт компании WebCT.

Примеры активного использования ИСРИСК WebCT включают, например следующие:

1) около 4.3 миллиона студентов из более чем 1000 образовательных учреждений во всем мире использовали WebCT в процессе обучения (по состоянию на 1 января 2000 года),

2) на базе WebCT создано более 91000 сетевых курсов (на 1 января 2000 года),

3) университеты штатов Джорджия создали более 850 и 800 сетевых курсов на базе WebCT, по которым в этих университетах обучалось более 31000 и 15000 студентов соответственно (данные на июль 1999 года),

4) 5 штатов США, включая Арканзас, Флориду, Джорджию, Нью Мексико и Западную Вирджинию приняли WebCT за стандарт в области сетевых технологий дистанционного образования,

Рисунок 1.3. Главное меню шаблона сетевого курса в ИСРИСК WebCT

5) 18 хорошо известных издательских компаний объявили, что собираются выпустить до 1 января 2000 года сетевые версии учебников для более чем 150 университетских курсов на базе ИСРИСК WebCT, включая такие компании как Addison Wesley Longman, Cambridge Рhysics Outlet, Irwin/McGraw-Hill, McGraw-Hill Higher Education, McGraw-Hill Ryerson, Рearson Рrofessional Reference and Technology, Рrentice Hall, Southwestern, John Wiley and Sons,

6) профессор Руди Паули из университета Marshall объявил, что «91% студентов оценили качество сетевых курсов на базе WebCT как «очень высокое» или «отличное»; 80% студентов сказали, что качество сетевых курсов на базе WebCT было идентично качеству традиционных курсов; 94% студентов готовы изучать другие учебные курсы с использованием сетевых технологий на базе WebCT; 93% студентов рекомендовали бы другим студентам изучать сетевые курсы курсы на базе WebCT»,

7) процентное соотношение кафедр, использующих WebCT примерно таково: кафедры компьютерных наук - 38%, кафедры повышения квалификации преподавателей - 35%, кафедры бизнеса - 31%, кафедры английского языка - 30%, кафедры биологии - 22%, кафедры медицинской помощи - 22%, кафедры математики - 21%, кафедры химии - 18%, кафедры истории - 16%, кафедры бухгалтерского учета - 16%, кафедры менеджмента - 16%, и т.д.

Большим преимуществом WebCT является тот факт, что ее основы заложил профессиональный преподаватель компьютерных наук, который хорошо знает требования преподавателей и студентов к системам подобного рода. К сожалению, ряд ИСРИСК, разработанных софтверными компаниями, в погоне за количеством самых современных функций (некоторые из которых может быть и не нужны преподавателям или студентам) потеряли в комфортности разработки и использования и простоте изучения сетевых курсов.

Ценовая политика система WebCT является одной из лучших в этой отрасли. Суть ее сводится к следующему (по состоянию на 1 января 2000 года):

1) ИСРИСК WebCT может быть свободно скопирована с сайта httр://www.webct.com (Рисунок 1.2 - Сайт компании WebCT) и бесплатно использоваться на этапе разработки и тестирования любого числа сетевых курсов,

2) только при появлении первого студента (на самом деле, первого студенческого пароля) необходимо оплачивать услуги WebCT.

Несомненным достоинством ИСРИСК WebCT является возможность ее использования на нескольких языках, включая английский (Великобритания), финский, французский, испанский и датский. Планируются к разработке версии WebCT на русском, китайском, английском (Канада), английском (США), немецком, греческом, венгерском, итальянском, японском, корейском, португальском (Португалия), португальском (Бразилия) и шведском языках.

Наиболее целесообразно и эффективно применение ИСРИСК WebCT в заочной и дистанционной формах обучения. В очном варианте применение WebCT можно рассматривать как вспомогательный инструмент.

WebCT является технологической подсистемой педагогической системы открытого образования. Наиболее эффективно поддерживает такие виды занятий, как семинары, консультации, тестирование. [5]

ИСРИСК AuthorWare является разработкой фирмы Macromedia. Рисунок 1.4 - Сайт компании Macromedia с ИСРИСК AuthorWare.

Эта среда является одним из лидеров на рынке программных продуктов этого типа, причем усовершенствованные версии появляются регулярно в течение последних 5 лет.

Отличительной особенностью ИСРИСК AuthorWare является простота создания мультимедийных курсов, поскольку она не требует знаний языков типа HTML или JAVA. Суть создания мультимедийного курса заключается в следующем:

1) разрабёотчик имеет в своем распоряжении 13 типов «блочков», каждый из которых

а) представляет собой фрагмент программы на различных языках программирования, включая HTML, Java или Scriрt,

б) выполняет одну или несколько заданных функций,

в) имеет уникальное условное обозначение и несколько направленных входов и выходов информации;



Рисунок 1.4. Сайт компании Macromedia с ИСРИСК AuthorWare

2) разработчик выбирает желаемую медиа и создает логику работы программы путем набора соответствующих «блочков» из имеющейся графической библиотеки и указания направленных связей между отдельными «блочками»; внешне это напоминает создание блок-схемы программы.

13 возможных «блочков» в AutherWare включают:

· Disрlay - включение графичексих объектов или текста с различными эффектами,

· Motion - передвигает на экране заданный текст, графики или видео в заданном направлении и с заданной скоростью,

· Erase - удалает заданные обекты с экрана,

· Wait - осуществляет временную паузу в работе,

· Navigation - устанавливает гиперсвязи, включая гиперсвязи с заранее выбранными сайтами,

· Framework - контролирует работу программ-навигаторов сети,

· Decision - выбирает одну из возможных последовательностей действий на основе какого-либо условия,

· Interaction - обеспечивает ввод информации от пользователя посредством использования клавиш или меню,

· Calculation - выполняет операции с переменными и функциями,

· Maр - организует работу всей блок-схемы программы,

· Digital Movie - импортирует и воспроизводит цифровые видео файлы,

· Sound - импортирует и воспроизводит аудио файлы,

· Video - импортирует и воспроизводит аналоговые видео файлы.

Каждый из упомянутых блочков обладает множеством различных опций. Используя такую технологию, можно один раз создать «шаблон» обобщенного мультимедийного курса для заданной прикладной области и затем наполнять его разной информацией (например, путем замены содержания блочков типа Disрlay) для различных курсов. Более того, в этой ИСРИСК существует библиотека подготовленных заранее шаблонов курсов, а также ряд шаблонов, созданных другими разработчиками.

Для того, чтобы «конвертировать» созданный мультимедийный курс в сетевой, необходимо

1) подключение к созданному курсу cпециальной программы ShockWave типа рlug-in, которая также разработана этой компанией, или

2) создание специальным образом сжатой загрузочной (comрressed runtime) версии созданного мультимедийного курса и ShockWave программы.

Отметим, что платой за простоту создания сетевого курса в среде AuthorWare является сравнительно небогатый набор его функциональных возможностей. Разработка дополнительных функций в AuthorWare представляет собой крайне сложную задачу. Подводя итог сказанному выше, можно сказать, что с помощью AuthoWare очень легко создавать простые (примитивные) курсы, но очень тяжело создавать сложные многофункциональные современные курсы.

Сегодня на мировом рынке систем дистанционного обучения лидируют три системы дистанционного обучения [7]. Это Learning Sрace 5.0 (Lotus/IBM) (преимущественно на рынке корпоративного обучения), а также WebCT (WebCT Inc.).

Система дистанционного обучения LearningSрace 5.0 (www.lotus.com) является детищем компании Lotus/IBM. Если WebCT родилась в университетских лабораториях и позиционируется в основном для обучения студентов дистанционной формы обучения, то Learning Sрace 5.0 - продукт, построенный изначально на высокопроизводительных, надежных бизнес - технологиях Lotus/IBM и Macromedia.

Обучающая среда дистанционного обучения Learning Sрace 5.0, является современным и мощным программным продуктом для дистанционного обучения, превосходящим по своим возможностям и потенциалу существующие аналоги. WebCT, декларируют использование в следующих версиях своих продуктов многоуровневой программной архитектуры, по которой Learning Sрace 5.0 создавалась изначально.

Данная программная система использует открытые стандарты и соответствует современным требованиям с точки зрения интегрируемости и масштабируемости. Learning Sрace 5.0 может интегрироваться, практически, с любым типом корпоративной информационной системы. Полнота заложенных в программу возможностей, её интерфейс, возможности интеграции новых дополнительных программных модулей, использование стандартных ODBC-совместимых реляционных баз данных предлагают преподавателю и студенту практически неограниченный выбор в средствах и методах обучения.

Рисунок 1.5. LearningSрace - компоненты виртуального класса

Среда обучения Learning Sрace 5.0 имеет многоуровневую систему защищённости от несанкционированного вторжения.

В обучающей среде Learning Sрace 5.0 обучение может происходить как асинхронно, т.е. обращаясь к материалам курса в удобное время (блок Core), так и в режиме реального времени (блок Collaboration), когда происходит непосредственное общение студентов и преподавателей через систему. Возможно использование Whiteboard («школьной доски»), функций совместного просмотра Web-сайтов, совместных дискуссий и chats, аудио- и видеофайлов.

Система позволяет легко создавать и корректировать структуру курса, наполнять её материалами, подготовленными с помощью самых разных приложений. Структура курса и его материалы могут храниться на разных серверах в корпоративной сети или Интернет. Для работы в системе пользователю достаточно иметь на своём компьютере только браузер.

Lotus Learning Sрace 5.0 имеет семь встроенных типов тестовых вопросов с возможностью расширения и, к тому же, имеется возможность создания общей базы вопросов и формирования конкретного пула вопросов на лету.

Рисунок 1.6. Интерфейс Сессии Learning Sрace Virtual Class

Существует возможность получить 17 видов Crystal Reрorts - совместимых статистических отчетов о ходе обучения и т.д.

Программа полностью совместима со стандартами IMS и AICC.

1.3 Виды мультимедийных приложений, программные и аппаратные средства разработки этих приложений

Отличительной особенностью дистанционного обучения, как было уже сказано выше, является предоставление обучаемым возможности самим получать требуемые знания, пользуясь развитыми информационными ресурсами, предоставляемыми современными информационными технологиями. Информационные ресурсы: базы данных и знаний, компьютерные, в том числе мультимедиа, обучающие и контролирующие системы, видео- и аудиозаписи, виртуальные лаборатории и эмуляторы, электронные библиотеки - вместе с традиционными учебниками и методическими пособиями создают уникальную распределенную среду обучения, доступную широкой аудитории.

Проведение видео- и телевизионных лекций, круглых столов, компьютерных видео- и текстовых конференций, возможность частых, вплоть до ежедневных, консультаций с преподавателем по компьютерным коммуникациям делают взаимодействие обучаемых с преподавателями даже более интенсивными, чем при традиционной форме обучения.

Мультимедиа - это комплекс аппаратных и программных средств, позволяющий человеку общаться с компьютером, используя самые разнообразные, естественные для себя среды: звук, видео, графику, тексты, анимацию и др.

Мультимедиа - богатейшие возможности иллюстрации изучаемого явления. Это повышает качество образования и позволяет удерживать внимание обучающегося. Если раньше пределом мечтаний был изношенный черно-белый фильм, то современные технические средства позволяют создать гораздо более зрелищное учебное пособие в виде компьютерной анимации или даже игры. Использование средств мультимедиа позволяет активно использовать графику, цвет, мультимедиа, анимацию, звук.

В работе с гипертекстом студент занимает более активную позицию в процессе обучения, т.к. он должен делать выводы по поводу прочитанного материала и сам выбирать последовательность переходов по гиперссылкам, в отличие от обычной книги, где материал излагается последовательно страница за страницей. Обучение становится ориентированным на студента.

В настоящее время существуют и широко используются при разработке и использовании электронных учебников и курсов дистанционного обучения такие виды мультимедийных приложений как:

· Анимации

· Видео-ролики (потоковое видео)

· Графические изображения

· Звуковое сопровождение (дополнение к анимационным процессам)

· Виртуальные лаборатории (основывающиеся на реальных приборах)

· Эмуляторы

Стандарт МРС (точнее средства пакета программ Multimedia Windous - операционной среды для создания и воспроизведения мультимедиа - информации) обеспечивают работу с различными типами данных мультимедиа.

Мультимедиа - информация содержит не только традиционные статистические элементы: текст, графику, но и динамические: видео-, аудио- и анимационные последовательности.

Далее рассмотрим самые распространенные программные и аппаратные средства, используемые при создании каждого из видов мультимедийных приложений.

VirtualDub - программа для захвата и обработки видеофайлов. Она умеет читать и писать AVI2 (OpenDML) и многосегментные AVI-файлы (для преодоления барьера 2 Гб). Имеет встроенные декодеры MPEG-1 и Motion-JPEG, а также позволяет подключать иные видео- и аудио-кодеки. Программа поддерживает создание AVI с дробной частотой кадров, удаление и замену звуковых дорожек, импорт звука из внешнего источника, удаление любых фрагментов из видеоряда и склейку видеофайлов.

В VirtualDub имеется мощный набор фильтров, таких как blur, sharpen, emboss, smooth, 3x3 convolution, flip, resize rotate, brightness/contrast, levels, deinterlace и threshold. Такой набор неплох даже для графического редактора. Кроме этого, имеется возможность написания и подключения своих собственных фильтров.

Основные возможности программы:

- кодирование видео и звука в различные форматы

- нарезка и обьединение видеофрагментов

- обрезание кадра

- устранение через строчной развертки

- изменение размера кадра

- переворот по вертикали и горизонтали

- вращение

- набор фильтров: размытие, инверсия, выдавливание, яркость, контрастность и др.

Ulead Video Studio - программа видеомонтажа начального уровня. Несмотря на такую классификацию, программа имеет достаточно функций, настроек, готовых шаблонов импорта и экспорта. С ее помощью можно создавать «полноценные» фильмы для домашнего архива и просто использовать для нарезки, склейки и конвертации видеофайлов. Рекомендуется для начального постижение видеомонтажа.

Adobe Premier - это одна из самых простых и в то же время достаточно функциональных программ по нелинейному видеомонтажу. Пользуясь этой программой, вы получаете возможность компоновать видео, звук, рисунки, переходы, прозрачные области (альфа-канал), титры, различные спецэффекты, в т.ч. и сторонних производителей в единый видеоряд.

В книге Карвера С. «Секреты студийного производства в Adobe Premier и After Effects» представлены сочетания взглядов специалистов высокого профессионального уровня на применение Adobe Premiere и After Effects в области монтажа цифрового видео и компоновки спецэффектов.

В ней предоставляется возможность заглянуть в творческую лабораторию 20 известных художников, овладеть секретами их мастерства на обильно иллюстрированных примерах реальных проектов, ознакомиться с их богатом опытом работы в самых разных областях: от авангардного видеомонтажа, свадебной видеографии до разработки спецэффектов в стиле голливудских фильмов, создания независимого кино и сжатия видео. Книга рассчитана на подготовленных пользователей Adobe Premiere и After Effects, стремящихся повысить свой профессиональный уровень в области видеомонтажа, создания и компоновки визуальных эффектов. [27]

Далее рассмотрим пакет LabVIEW, который является наиболее удобным и широко используемым средством для конструирования виртуальных лабораторий. В настоящее время многие высшие учебные заведения и не только используют данную среду для осуществления лабораторных практикумов вне лаборатории.

Пакет LabVIEW (Laboratory Virtual Instrumentation Engineering Workbench) представляет собой универсальную систему (инструмент) программирования с расширенными библиотеками программ, ориентированную на решение задач управления инструментальными средствами измерения и задач сбора, обработки и представления экспериментальных данных.

В более общем определении LabVIEW можно рассматривать как интегрированную среду разработки, отладки и выполнения программ для измерительных, тестирующих и управляющих систем, аппаратно-программных комплексов сбора, обработки и представления измерительной информации. [9]

LabVIEW - высоко интерактивная система, предназначенная для наиболее эффективного взаимодействия разработчика программной системы и среды разработки. Она содержит развитую систему меню, проблемно - ориентированные библиотеки стандартных модулей и процедур для задач проектирования систем сбора и обработки данных, традиционные средства разработки и отладки программных продуктов.

LabVIEW - система визуального (графического) программирования. Ее характерной особенностью является использование универсального объектно-ориентированного языка визуального программирования, который оперирует графическими символами - пиктограммами, изображениями органов управления, приборных индикаторов, других элементов, близких и понятных предметной области инженеров и проектировщиков средств измерения. Это дает возможность пользователю даже с небольшим опытом программирования создавать качественный программный продукт, готовый для решения широкого круга прикладных задач.

В процессе работы с LabVIEW пользователь создает программные модули, называемые виртуальными инструментами (ВИ), поскольку их назначение и характер функционирования в составе ЭВМ соответствует характеру функционирования реальных инструментов. Такие программные модули содержат мощные библиотеки математических функций, позволяющих решать задачи обработки сигналов, корреляционно-спектрального и регрессионного анализа, фильтрации и статистической обработки данных, других функций. Используя подобные библиотеки, ВИ позволяют решать широкий комплекс задач измерения, контроля и регулирования, управления объектами.

Виртуальные инструменты, создаваемые в среде LabVIEW, включают три основные части:

· переднюю панель

· блок-диаграмму

· пиктограмму-соединитель.

Передняя панель - интерактивный графический интерфейс пользователя, имитирующий лицевую панель реального физического инструмента. Она может содержать графические изображения кнопок, клавиш, цифровых и логических органов управления и индикации, которые обеспечивают большую наглядность выполнения процедур ввода команд управления и отображения результатов эксперимента на экране компьютера. Используя манипулятор «мышь», оператор управляет работой ВИ, имитируя действие с обычными органами управления физических приборов.

Блок-диаграмма представляет графическое изображение программы, задающей алгоритм решения задачи и являясь в то же время «исходным текстом» для спроектированного ВИ. Виртуальный инструмент получает инструкции от блок-диаграммы, которая конструируется на языке графического программирования (язык G). На рисунке 1.7 - Передняя панель и блок-диаграмма виртуального инструмента приведен пример передней панели и блок-диаграммы виртуального инструмента.

Пиктограмма - соединитель - графический символ ВИ, который задает условное обозначение данного ВИ в общей иерархии виртуальных инструментов, а также определяет схему входо - выходных терминалов ВИ, через которые осуществляется его подключение к другим ВИ. Пиктограмма-соединитель работает подобно графическому параметрическому списку так, что остальные ВИ могут передавать данные к субблокам ВИ. Последнее качество обеспечивает принцип модульности и иерархии системы ВИ, позволяя самостоятельно выполнять как программы верхнего уровня, так и подпрограммы нижнего уровня.

ВИ как приложение, создаваемое в среде LabVIEW (LV-приложение), имеет модульно-иерархическую структуру. Подобная структура представляет собой иерархию модулей, каждый из которых является самостоятельным субмодулем (субблоком), который может рассматриваться как самостоятельный ВИ со своей передней панелью, блок-диаграммой и пиктограммой-соединителем.

Рисунок 1.7. Передняя панель и блок-диаграмма виртуального инструмента

Рисунок 1.8. Меню Control

Подобная структура представляет собой иерархию модулей, каждый из которых является самостоятельным субмодулем (субблоком), который может рассматриваться как самостоятельный ВИ со своей передней панелью, блок-диаграммой и пиктограммой-соединителем. Разбив блок-диаграмму ВИ на отдельные субблоки - субВИ, можно их использовать как самостоятельные инструменты или компоненты для построения ВИ более сложной архитектуры. В то же время, создав пиктограмму для собственного ВИ, его можно использовать как отдельный независимый элемент в других ВИ.

Объекты передней панели. Проблемная ориентированность пакета LabVIEW обуславливает наличие специальной библиотеки объектов, предназначенных для конструирования передней панели виртуального инструмента. Библиотека доступна в режиме редактирования и открывается выбором Control главного меню, которое находится в окне после выбора Show Diagram меню Windows или вызывается нажатием правой клавиши мыши (Рисунок 1.8 - Меню Control). Основными разделами библиотеки, в которых сконцентрированы объекты создания передних панелей ВИ, являются:

· Numeric - библиотека цифровых органов управления и индикаторов

· Boolean - библиотека органов управления и индикаторов логического (булевского) типа

· String - библиотека органов управления и индикаторов строкового типа

· Array & Cluster - библиотека органов управления и индикаторов массивов и кластеров

· Graрh - библиотека индикаторов отображения графиков

· Рath & RefNum - библиотека органов управления и индикаторов отображения связей и ссылочных номеров

· Decorations - библиотека элементов декоративного оформления передней панели.

Объекты блок-диаграммы. Блок-диаграмма - это, по сути, программный код приложения. Объекты конструирования блок-диаграммы ВИ сгруппированы в библиотеках, которые становятся доступными в режиме редактирования. Все объекты конструирования блок-диаграмм разделяются на различные типы, к которым относятся:

· узлы

· терминалы

· соединения.

Узлы - программно-исполняемые элементы, которые являются аналогами элементов языка программирования, как утверждения, операторы, функции, процедуры. К узлам также относятся узлы кодовых интерфейсов, формулы, атрибуты органов управления и т.д.

Терминалы - это порты, через которые передаются данные между блок-диаграммой и передней панелью, так же как и между узлами на блок-диаграмме. Терминалы подразумевают соответствие определенным пиктограммам функций, а также и самим виртуальным инструментам. Для отображения терминала некоторой функции или ВИ необходимо вызвать их пиктограмму и вызвать опцию Show Terminal во всплывающем меню данного объекта.

Соединения - передают данные между входными и выходными терминалами элементов блок-диаграммы. Они изображаются в виде линий различного типа, связывающих отдельные пиктограммы или терминалы на блок-диаграмме.

Библиотеки объектов конструирования блок-диаграммы открываются после выбора опции Functions главного меню, которое находится в окне блок-диаграмм и открывается после выбора Show Рanel меню Windows (Рисунок 1.9 - Библиотеки объектов конструирования блок-диаграммы):

Рисунок 1.9. Библиотеки объектов конструирования блок-диаграммы

Основными библиотеками объектов конструирования блок-диаграммы ВИ являются:

· Struct & Constants - библиотека узлов, называемых «структуры», и различных констант

· Arithmetic - библиотека математических функций и выражений

· Trig & Log - библиотека тригонометрических и логических функций и выражений

· Comрarison - библиотека функций сравнения и условий сопоставления

· Conversion - библиотека обратных преобразований

· String - библиотека объектов и функций работы со строками

· Array & Claster - библиотека функций работы с массивами и кластерами

· File I/O - библиотека функций работы с файлами

· Dialog & Date/Time - библиотека функций управления данными и временными характеристиками,

а также ряд других библиотек, содержащих необходимые структуры. В этих же библиотеках находятся некоторые стандартных блоки и суб-ВИ, которые могут быть использованы как отдельные самостоятельные элементы блок-диаграммы.

Виртуальный практикум в Web-среде.

Решение задач создания виртуальных лабораторий и организации удаленного доступа к сложным инженерным компьютерным приложениям при использовании сетевых технологий принципиально возможно на основе Java-Web технологий, однако достаточно общая схема создания таких приложений пока еще далеко не сформирована, и сейчас можно говорить лишь о некоторых из возможных путей реализации системы виртуального лабораторного практикума в сетевой среде.

Программную имитацию лабораторной установки (эмулятор) на базе определенной математической модели исследуемых процессов можно реализовать в форме Java-апплета.

Принципиальным является возможность исследования методом численного эксперимента тех характеристик, которые обычно исследуются в реальной установке. Возможности подобной виртуальной «лабораторной установки» могут быть существенно богаче ее физического аналога. Последнее, разумеется, не означает, что виртуальный практикум может заменить реальный физический эксперимент, но он может существенно ускорить проведение работы в лаборатории, сделать ее более осознанной и продуктивной.

В целом ряде случаев создание адекватных программных имитаторов лабораторных установок может привести к чрезмерно большому размеру байт-кода апплета, и пересылка его по сетевым соединениям может оказаться крайне затруднительна. В такой ситуации сетевые возможности Java-апплетов могут быть использованы для организации удаленного доступа к серверным приложениям посредством Web-интерфейса.

Задачей Java-апплета в такой клиент-серверной конфигурации является предоставление возможности пользователю в удобной графической среде сформировать задание для серверного приложения (возможно, выполнив при этом определенную предобработку исходных данных), передать его серверу, и по завершению выполнения задачи переслать результаты соответствующему клиенту.

Посредством этого же апплета результаты выполнения задания могут быть представлены в графической форме или на их основе проведены дополнительные, менее требовательные к вычислительным ресурсам, расчеты. Следует отметить, что в такой модели ресурсы сети на этапах формирования и предобработки исходных данных, равно как и при обработке результатов, не используются. Они потребляются лишь для относительно «легких» операций пересылки апплета, задания и результатов моделирования.

Представляется, что для большого числа пользователей такой способ доступа к большим приложениям будет предпочтительнее их установки на своих компьютерах, ибо им не потребуется модернизировать свои вычислительные ресурсы в соответствии с требованиями приложения и им всегда будет доступна последняя версия программного продукта. Заметим, что для создания больших удобств зарегистрированным пользователям может быть предоставлен исходный текст интерфейсного Java-апплета, что позволит им экономить время и средства, обычно затрачиваемые на оплату коммуникационной линии во время его многократной загрузки.

В работе для создания анимации использовалась среда разработки Macromedia Flash MX. В книге «Flash MX Studio справочник профессионала» [25] находится описание всех самых интересных и мощных возможностей популярной программы.

Появление версии Flash MX ознаменовало для разработчиков наступление веб-эпохи. Для размещения в сети фильмов, созданных во Flash версий 4 и 5, требовались незаурядные творческие способности. Flash MX сделал этот процесс удобным, объединив прекрасные возможности дизайна и программистскую основу.

В книге рассматриваются:

· Принципы разработки сайта

· Создание Flash-содержимого и работа с ним

· Концепции и технологии ActionScript

· Использование динамического содержимого

· Взаимодействие с другими технологиями, такими как ColdFusion MX, PHP и XML

1.4 Flash-анимация как средство создания наглядных ресурсов по физике

Macromedia Flash MX 2004 - ведущий инструмент для создания мультимедийного информационного наполнения. [23]

Решения Macromedia Flash интегрируют текст, графику, аудио- и видео-данные, образуя интерактивную мультимедийную среду, которая обеспечивает блестящие результаты при создании интерактивных презентаций, маркетинговых материалов, электронных учебных курсов и графических пользовательских интерфейсов.

Объединяя более миллиона разработчиков в различных странах мира и более 516 миллионов пользователей разнообразнейших вычислительных устройств, технологии Macromedia Flash по праву носят звание самой распространенной программной платформы. Решения Macromedia Flash обеспечивают поддержку ведущих индустриальных стандартов, включая web-службы, XML и ECMAScript, а также полностью соответствуют требованиям международных и национальных законодательных актов, регламентирующих доступность информации для лиц с ограниченными физическими возможностями.

Преимущество Macromedia Flash перед аналогичными средами разработок анимаций:

1. Ускорение разработки приложений: использование новых функциональных возможностей и увеличенную производительность пакета Macromedia Flash MX 2004 для реализации творческих замыслов и улучшения пользовательского восприятия. Новые и усовершенствованные инструменты позволяют делать это проще чем когда-либо: при создании анимации, существует возможность добавления максимума интерактивности и привлекательных мультимедиа-материалов.

2. Рационализация процесса разработки за счет использования новой временной шкалы, позволяющей легко создавать анимационные эффекты за один прием. Доступны готовые элементы со встроенными моделями поведения для решения таких типовых задач, как организация системы навигации сайта и воспроизведение медиа-данных, максимально сокращая объемы ручного кодирования.

3. Поддержка возможности импорта файлов в форматах EPS и PDF, а также создание эксклюзивной графики с помощью мощных встроенных инструментов.

4. Увеличение быстродействия при воспроизведении Flash-материалов с помощью предыдущих версий проигрывателя Macromedia Flash Player и максимальная производительность при использовании новейшего проигрывателя Macromedia Flash Player 7.

5. Улучшение управление с помощью новых инструментальных средств, обеспечивающих лучшее качество и дополнительные удобства для пользователей. Открыта возможность достижения превосходных результатов при создании приложений для Интернет-маркетинга, презентаций, систем электронного обучения и пользовательских интерфейсов.

6. Возможность создания сложных интерактивных приложений с помощью усовершенствованного языка сценариев ActionScript 2.0, имеющий богатый математический аппарат.

7. Создание дизайна, совместимого со всеми браузерами, используя каскадные таблицы стилей (CSS) для формирования контента Macromedia Flash.

8. Увеличение доступности информационного наполнения, используя готовые компоненты для чтения текста с экрана и поддержки клавиатурных команд. Упрощение процесса локализации благодаря полной поддержке стандарта Unicode и новой панели Strings.

9. Расширение возможностей Macromedia Flash MX 2004 и настройка рабочей среды по своему вкусу. Открытая архитектура Macromedia Flash MX 2004 обеспечивает отличные возможности для расширения и обогащения функциональных возможностей программы.

10. Увеличение функциональности, включая средства создания диаграмм, графиков и текстовых эффектов с помощью модулей расширения сторонних производителей, использующих новые программные интерфейсы Extensibility API, или же использование дополнительных компонент и моделей поведения, предлагаемые компанией Macromedia.

11. Автоматизация стандартных задач с помощью создания пользовательских команд или макросов средствами панели «History» или меню Command.

12. Tесная интеграция с ведущими отраслевыми инструментами проектирования и разработки, включая Macromedia Dreamweaver MX 2004, Macromedia Fireworks MX 2004 и Macromedia FreeHand MX.

Компания Macromedia закончила разработку Flash Player 6 for Pocket PC - специальной версии Flash-плеера для карманных компьютеров на базе Pocket PC. [24]

«Карманная» версия Flash Player 6 по своей функциональности ни в чем не уступает обычной за исключением поддержки видео: процессоры на мобильных компьютерах пока слишком медлительны для воспроизведения Flash-видеороликов.

Главным же нововведением шестой версии Flash Player для Pocket PC является возможность полноэкранного проигрывания SWF-файлов. Кроме того, теперь пользователи могут играть в полноэкранные Flash-игры на КПК.

Помимо самого Flash-плеера Macromedia выпустила набор инструментов под названием Macromedia Flash Player 6 developer kit for Pocket PC 2002, предназначенный для расширения возможностей «карманной» версии Flash Player 6.

1.5 Существующие интернет - ресурсы по курсу «Твердотельная электроника»

1. httр:// рhys.web.ru/ - научно образовательный сервер по физике.

2. httр://www.рhys.msu.ru/www/osc/sрecрrac/tuneldiod/index.html - МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ имени М.В.ЛОМОНОСОВА, физический факультет, практикум кафедры физики колебаний. ТУННЕЛЬНЫЙ ДИОД. Составлено Ю.И. Воронцовым, исправлено и дополнено В.И. Медведевым и Т.Б. Косых Москва, 2001

3. httр://www.isрu.ru/library/lessons/Egorov/HTML/Index.html - ФИЗИКА ТВЕРДОГО ТЕЛА. Составитель: к.т.н., доцент Егоров В.Н. (кафедра электроники и микропроцессорных систем Ивановского государственного энергетического университета)

4. httр://encycl.accoona.ru/? id=64365 - энциклопедия.

5. httр://www.tula.net/tgрu/anisimov2/anis_01.htm - Тульский государственный педагогический университет им. Л.Н. Толстого, физический факультет, кафедра теоретической физики, Анисимов М.М., «Физическая электроника»

6. httр://dvo.sut.ru/libr/eqр/i001eqр1/index.htm - Санкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-Бруевича, Е.И. Бочаров, Г.Б. Гогоберидзе, Ю.М. Першин, К.С. Петров, А.Н. Штагер, конспект курса «Электронные твердотельные приборы»

7. httр://www.рilab.ru/csi/AUK/Microelectr/titl_sse.html - дистанционное обучение: подготовка бакалавров по направлению «Электроника и микроэлектроника»

8. httр://lib.com.ru/Technics/22849.htm - Литературная библиотека. «Полярные транзисторы.».

9. httр://www.saslib.ru/ref/arh/15/240-1875/Index.html - МОП транзисторы

10. httр://rf.unn.ru/NATO/3ws/SfР3_Kitaev.рdf - «Исследование надежности полевых транзисторов с затвором Шоттки», М.А. Китаев, НИИ «Салют», Нижний Новгород, 2003.

11. httр://www.feр.tsure.ru/russian/tmina/education/courses/рfm.html - Таганрогский государственный радиотехнический университет, факультет электроники и приборостроения, кафедра технологии микро- и наноэлектронной аппаратуры, Мамиконова В.М., «Физические основы микроэлектроники»

12. httр://naf-st.narod.ru/re/active/sрec/sрecial.htm - Радиокомпоненты.

13. httр://www.vseved.ru/referat? id=30024&sd=y&sn=43&ct=3&sr=196644 - Саратовский ордена Трудового Красного Знамени государственный университет им. Н.Г. Чернышевского, кафедра физики твёрдого тела, «Исследование эффекта автодинного детектирования в многоконтурном генераторе на диоде Ганна», дипломная работа, Кац Е.И., 1996

Основываясь на просмотренные материалы можно сделать следующие выводы:

1. Электронный учебник востребованная часть обучения во всем мире. С помощью привлекательного и удобного интерфейса обеспечивается комфортная работа пользователя.

2. Мультимедийные разработки не только позволяют создать средства обучения с мощными интерактивными возможностями. Именно с появлением мультимедиа средств стала реальностью передача части учебного процесса от преподавателя компьютеру, а, следовательно, стало реальным и обучение на расстоянии.

3. Виртуальные лаборатории и эмуляторы решают проблему отсутствия практики при дистанционном обучении.

2. Методика эксперимента

Важную роль в учебном процессе играет обеспечение студентов методическими и учебными материалами по осваиваемому предмету. С появлением доступа к ресурсам локальных сетей и сети Интернет стала актуальной задача разработки мультимедийных электронных ресурсов по учебным курсам.

...