Алгоритм проектирования модульного программно-методического обучающего комплекса

Размещено на http://www.allbest.ru/

Армавир

2007

Министерство образования и науки Российской Федерации

Армавирский государственный педагогический университет

Алгоритм проектирования модульного программно-методического обучающего комплекса

Разработчики:

А.А. Дикой

1. Функциональное назначение разработки, область применения, ее ограничения

Алгоритм проектирования модульного компьютерного программно-методического обучающего комплекса (Алгоритм) предназначен для студентов Вузов и учащихся Ссузов, изучающих программу Delphi и выполняющих курсовые и дипломные работы на созданию компьютерных обучающих программ по различным дисциплинам.

Алгоритм структурно состоит из пояснительной записки и основных этапов последовательного создания модульного компьютерного программно-методического комплекса:

1. Изучение общих сведений о программе Delphi.

2. Рассмотренные особенностей интегрированной среды разработки.

3. Алгоритм создания формы.

4. Создание обработчиков событий.

5. Организация интерфейса с базой данных.

6. Описание методики написания заданий и подключения их к комплексу.

7. Описание методики работы с программой пользователей (учащихся).

В пояснительной записки отмечается, что стремительное развитие информационных технологий и технических средств обработки и представления данных (прежде всего multimedia, Internet) и внедрение новых информационных технологий во всей сферы нашей жизни вызвало волну интереса у гуманитариев к компьютерному обучению. Обучающие продукты обрели привлекательный вид и элементы дружественности, которые ранее, скорее, декларировались, чем имели место в действительности. Эта привлекательность на какое-то время заставила забыть о другой чрезвычайно важной стороне - обеспечении качества и эффективности разрабатываемых программ.

Подавляющее большинство существующих обучающих программ малоэффективны, разработки, чаще всего, не удовлетворяют критериям научных школ.

Например, по данным американских специалистов, свыше 80% обучающих программ не удовлетворяют педагогическим требованиям. Более 85% существующих программ не обеспечивают достижения даже ближайших учебных целей. Оценка эффективности обучающих программ также оставляет желать лучшего. Основанием для такой оценки должны служить результаты практического использования программ. Однако многие из них, как правило, не апробируются. Не лучше обстоит дело и за рубежом. Многие созданные программы не апробированы и, судя по публикациям, разработчикам не ясна процедура оценивания эффективности программ.

По другим данным, как свидетельствуют зарубежные и отечественные педагогические исследования, 90% разрабатываемых программных средств для образования являются непригодными для использования в связи с их несоответствием, предъявляемым психолого-педагогическим и др. требованиям.

Общественно, что результативность компьютерного обучения зависит от:

- особой технологии разработки компьютерных обучающих программ (КОПР);

- качество каждой КОПР;

- наличия комплексного пакета педагогических программных средств (ППС);

- оптимального сочетания ППС с методами традиционного обучения.

В Армавирском государственном педагогическом университете на кафедре технологии и предпринимательства разработан модульный компьютерный программно-методический обучающий комплекс, в основу которой был положен описанный ниже алгоритм проектирования.

Компьютерная обучающая программа (КОПР) - это программное средство учебного назначения, используемое студентом при самостоятельном освоении учебного материала. Работа студента с КОПР должна строиться по принципу активного диалога с привлечением возможностей мультимедиа, гипертекста, использования телекоммуникаций, а также других программных, технических и методических приемов. Эти приемы призваны частично компенсировать отсутствие преподавателя при самостоятельной работе студента. Действительно, при дистанционном обучении имеет место весьма ограниченный контакт студента с преподавателем-консультантом (тьютором). Однако многовековой опыт учит, что для получения хорошего образования необходимы не только фундаментальные учебники, но и общение (диалог) студента с преподавателем.

КОПР не подменяют собой традиционные учебные материалы, имеющиеся в кейсе, а дополняют их, используя возможности современных компьютерных технологий, Так, помимо краткого изложения учебного материала, в состав КОПР по каждой дисциплине входят интерактивные иллюстрации и примеры, раскрывающие приведенные теоретические положения. Например, по математическим дисциплинам студент совместно с обучающей программой шаг за шагом проходит весь путь решения предложенной ему задачи. При неправильных действиях студента программа выдает ему подсказки, рекомендации или необходимые в данный момент фрагменты теоретического материала. В подобных сценариях взаимодействия студента с КОПР сконцентрирован опыт преподавателя, хорошо знающего, что может вызвать затруднения у студента и какие типичные ошибки он может допустить. Тем самым преподаватель как бы участвует в процессе изучения студентом материала дисциплины.

Возможности компьютера позволяют реализовать и развивающие ситуации типа «что будет, если...». Например, на экране дисплея может быть проиллюстрировано, как изменятся прямые регрессии, если к уже имеющейся выборке студент на графике добавит те или иные новые точки (КОПР при этом автоматически пересчитает уравнения регрессии).

По каждой теме студент должен выполнить включенные в состав КОПР задания для самоконтроля и контрольные тесты. Результаты выполнения контрольных заданий студенту не сообщается; их может проанализировать только преподаватель с помощью обособленного контролирующего модуля. Используя этот же программный модуль, преподаватель может ознакомиться с вопросами студентов, которые они заносили в специальный электронный блокнот при работе с КОПР и оперативно ответить на них. Таким образом, КОПР в системе обучения поддерживает двустороннее взаимодействие преподавателя и студента.

Мультимедийный характер КОПР позволяет студенту в ходе изучения материала просмотреть иллюстрирующие видео- и анимационные фрагменты, а при необходимости - прослушать запись установочного аудиоматериала по данной теме.

Взгляд на обучение, как на интеллектуальный эксперимент с объектом -«обучаемый», диктует необходимость создания новых математических моделей, которые с одной стороны используют концепции дидактики и адекватно отображают когнитивные процессы, с другой стороны реализуют методы разработки мультимедийных компьютерных обучающих программ (МКОП).

Создание МКОП методом «прямого программирования» требует больших трудозатрат. В этой связи возникает необходимость предоставить в распоряжение пользователя инструментальные средства, не требующие от него квалификации программиста и дающие возможность работать в конкретной предметной области с учетом его профессионального кругозора Все это и определяет проблему объектно-ориентированного конструирования инструментальных сред, ориентированных на разработку компьютерных обучающих программ с гипермедийной структурой организации.

Решив эту проблему, можно создавать новые компьютерные обучающие программы в различных предметных областях. Отличительной особенностью рассматриваемого алгоритма является то, что разрабатываемые по этой технологии программные средства учебного назначения обладают следующими качествами:

легко модифицируемая инструментальная среда;

гибкий предметно-ориентированный интерфейс пользователя;

единый стиль представления информации;

возможность конструирования компьютерных обучающих программ без участия профессиональных программистов;

сокращение сроков создания обучающих программ;

обеспечение адаптивного характера процесса обучения.

Обучение с помощью компьютера осуществляется, либо под руководством преподавателя, либо полностью компьютерной обучающей программой. В зависимости от того, какой из двух вариантов обучения предполагается использовать, то и соответствующим образом необходимо строить всю систему диалогов. Т.е. в случае обучения с преподавателем диалог "компьютер-человек" должен быть более кратким, что позволяет сократить время на чтение информации с экрана и соответственно больше времени остается на анализ и принятие решения. Недостаток информации, в случае необходимости, может восполнить преподаватель. Для того чтобы у последнего не возникли непредвиденные осложнения, его необходимо об этом заранее предупредить, в виде подробной печатной инструкции (документации для использования обучающей программы). Рассматривая возможность индивидуального обучения (при отсутствии преподавателя) можно использовать двухуровневую систему диалогов, когда первый уровень аналогичен или чуть более подробный по сравнению с обучением, проводимым под руководством преподавателя, а второй уровень значительно подробнее, но при этом он должен вызываться только по требованию обучаемого.

Рассматривая «Общие сведения о программе Delphi» отмечается, что:

Delphi - это превосходное и всеобъемлющее средство разработки программного обеспечения. С его помощью можно создавать базы данных, приложения клиент-сервер, решения в области многозвенной архитектуры, интрасетей или Интернета.

Исходными особенностями Delphi являются: идеология форм, объектно-ориентированный подход, необычайно быстрый компилятор, прекрасные инструменты для работы с базами данных, тесная интеграция с программированием в среде Windows и технология компонентов. Но самой важной частью является язык Object Pascal, на фундаменте которого строилось все остальное. компьютерный обучение база данный

Delphi - прекрасный инструмент, но в то же время и сложная программная среда, состоящая из многих элементов. Она позволяет не только работать с уже существующими компонентами, но и разрабатывать свои собственные.

При описании интегрированной среды разработка рассматриваются особенности среды разработка (Integrated Development Environment, IDE), перечисляются составные части интегрированной среды:

1. Дизайнер форм (Form Designer).

2. Редактор исходного текста (Editor Window).

3. Палитра компонентов (Component Palette).

4. Инспектор объектов (Object Inspector).

5. Дерево объектов (Object Tree View).

В Алгоритме описывается функциональное назначения основных составляющих которые в большей степени используются при программировании: Дизайнер Форм, Окно Редактора Исходного Текста и Инспектор Объектов.

Информация в Инспекторе объектов меняется в зависимости от объекта, выбранного на форме. Каждый компонент является объектом и с помощью Инспектора объектов можно менять его вид и поведение.

Из палитры компонент выбираются компоненты, из которых можно строить приложения. Компоненты включают в себя как визуальные, так и логические компоненты. Такие вещи, как кнопки, поля редактирования - это визуальные компоненты; а таблицы, отчеты - это логические.

Понятно, что поскольку в Delphi визуальным образом строится программа, все эти компоненты имеют свои графические представления в поле форм для того, чтобы можно было бы ими соответствующим образом оперировать. Но для работающей программы видимыми остаются только визуальные компоненты.

Компоненты сгруппированы на страницах палитры по своим функциям. После запуска Delphi 7 появляются на экране монитора все составные части среды. В меню File выбираются компонент NEW. В результате появится форма Репозитария объектов, в которой выбирается компонент Application (Приложение). После чего в окне появится новая форма и откроется редактор исходного текста, который сохраняется в папке.

Производится изменение свойств новой формы:

На форме размещается компоненты: ActionManager1,ActionMenuBar1,CoolBar1,ImageList1,StatusBar1,XPColorMap1,ADOConnection1, ADOTable1, ADOTable2, DataSource1, DataSource2, Panel 1, Panel2, и SysRequirements. Далее изменяются свойства компонентов Panel1 и Panel2, отвечающие за внешний вид панели и динамическую привязку их их к раям формы, а также указываются размеры для использования в интегрированной среде. Затем на компоненты Panel2 размещается компонент Page Controll, добавляются 3 страницы путем выбора в контекстном меню компоненты PageControll пункта NEW Page и изменяется свойство Caption для всех листов, на которые добавляются компоненты Panel1, Panel2 и Panel3 выбранными свойствами.

После этого на листе «Теоретическая информация» выбирается компонент Panel3 и добавляется на него компонент WebBrowser со свойствами:

и компонент Panel 8 со свойствами:

Затем на компонент Panel8 добавляются Компонент ProgressBarl для индикации загрузки файла с теоретической информацией. Изменяются свойства этого компонента:

После чего на листе «Видеоматериал» выбирается компонент Panel4 и добавляется на него компонент AXMediaPlayer со свойствами:

На листе «Тестирование» выбирается компонент Panel5 и добавляется него следующие компоненты: glWizardHeader1, Label1, Label2, Label3, Label4, q (TLabel), BitBtn1, q1, q2, q3 (TRadioButtion).

Для компонента glWizardHeader1 изменяются свойства Captions и Comments. Для свойства Captions в редакторе строк вводятся заголовки, а для свойства Comments - непосредственно справочную информацию, объясняющую порядок работы с программой.

Для компонентов Label1, Label2, Label3 меняются следующие свойства:

Компоненты Label4 и q должны находиться на одной линии, так как первый содержит номер вопроса, а второй - текст вопроса. Компоненты Label1, Label2, Label3 отвечают за выводы вариантов ответов на вопрос. Эти компоненты имеют обработчики событий, реагирующие на нажатие мышью на поле надписи.

Компонент glWizardHeader2 содержит справочную информация по работе с модулем тестирования.

Кнопка BitBtn1 подключена к обработчику, загружающему данные для тестирования и проверяющему его результаты. Обработчик содержит счетчики вопросов и ответов, а также изменяет свойство видимости у компонентов, запрещая обращение к теоретической информации и видеоматериалам по теме.

Перед началом тестирования пользователь вводит номер группы, фамилию и инициалы. После окончания тестирования выдается результат, и производится его регистрация в базе данных. Сохраняются введенные ранее номер группы, фамилия и инициалы, дата тестирования и результат.

После этого на дереве объектов выбирается компонент Panel1 и изменяется его свойство Width на «792». Произойдет скрытие Panel2, так как Panel1 займет все свободное место на форме. На компоненте Panel1, предварительно выбранном щелчком мыши, размещают компоненты ActionMenuBar2, Panel6. На компоненте Panel6 размещают компоненты glWizardHeader2, Panel7 и Panel9. Для компонента glWizardHeader2 изменяют свойства Captions и Comments.

Выбирают компонент Panel6, изменяют его свойства, добавляют на него компонент TreeView1 и выбирают компонент Panel9, изменяя его свойства.

После чего добавляют на него компонент DBGrid1 со следующими свойствами:

Открывают окно редактора колонок. Для этого выполняют двойной клик на компоненте DBGrid1.

Добавляют 4 поля , изменяют свойства Title | Aligment на “taCenter”, Title | Capiton и FieldName (для каждого поля свое наименование и имя поля записи данных) и изменяют свойство Width для каждого поля: Для DBGrid. Columns ширина поля устанавливается автоматически в зависимости от размера главной формы.

На этапе «Создание обработчиков событий», чтобы использовать один обработчик событий для нескольких разных компонентов, используется компонент ActionManger1. На рис.1. представлен редактор компонента Action Manager1 со списком событий.



Рис.1. Редактор компонента ActionManager1 со списком событий

Этот компонент позволяет использовать архитектуру обработки событий, основанную на действиях (Actions).

Действие (или команда) определяют операцию, выполняемую при щелчке на кнопке или пункте меню, и одновременно устанавливает нужное состояние у всех элементов управления, связанных с этим действием.

У объектов-действий как у других компонентов есть имена и свойства. Среди этих свойств заголовок (Caption), графическое представление (ImageIndex), состояние (Enabled, Visible) и свойства обратной связи с пользователем (Hint). Каждый объект-действий связан с объектом-клиентом посредством ActionManager1.

Не следует устанавливать свойства клиентских элементов управления, связанных с действием - действие все равно переопределит значения их свойств. Если у действия нет обработчика события OnExecute, то клиентский элемент управления автоматически запрещается (становиться затемненным).

Как правило, клиентскими элементами управления являются команды меню и различные виды кнопок. Можно также создавать свои компоненты и в сравнивать их в эту архитектуру.

При описании этапа «Создание обработчиков событий» рассматривается для примера обработчик события Add(Добавить), возникающею при добавлении новых данных. При этом описывается алгоритм написания кода обработчика, приводится код обработчика, рассматривается порядок работы обработчика:

- создается форма AddData.

- открывается обработчик исключительных ситуаций Try.

- производится модальный показ формы (приложение передает управление модальной формой и ждет завершения работы с ней).

- после завершения работы с формой проверяется результаты ее работы.

- если пользователь не отметил ввод и ввел корректные данные, то происходит обновление списка дисциплин и тем работ.

- после этого в блоке Finally происходит освобождение ресурсов, которые были разделены для работы формы.

Указывается, что этот обработчик подключен к кнопке «Добавить», которая появляется в режиме настройки на панели служебных функций.

Далее приводится алгоритм создания кнопки на панели и создание главного меню.

Вид главной формы в режиме и настройки контроля.

Для организации работы с базой данных используется технология ADO. Эта технология позволяет обойтись без установки дополнительных компонентов, так как они уже интегрированы в операционные системы фирмы Microsoft Windows 2000 и Windows XP. Для работы программы в более ранних версиях потребуется установка Microsoft Data Component версии 2.7.

База данных содержит 2 таблицы, в которых содержат данные для тестирования по дисциплине и теме, а также результаты этого тестирования.

Шаблон базы данных подготавливается в Microsoft Access 2000/ХР с использованием конструктора таблиц. Для доступа к данным используются компоненты ADOConnection, организующий подключение к базе данных и ADOTable, подключающийся к таблицам данных.

По двойному клику на компоненте ADOConnectionоется мастер Connection String. Выбирают пункт «Use Connection String» и нажимают кнопку Build. В появившемся окне «Свойства связи с данными» выбирают пункт «Microsoft Jet 4.0OLE DB Provider» и нажимаем кнопку «Далее». На вкладке «Подключение» вводится путь к БД, нажимается кнопку «Проверить подключение» и получают сообщение, что проверка подключения выполнена. После чего закрывают мастер путем нажатия на кнопке ОК. Еще у компонента ADOConnection1 свойство есть LoginPrompt, которое устанавливают в False.

После этого изменяют компонентов ADOTTable1 и ADOTTable2:

Добавляют описание полей таблиц данных в исходный текст. Путем выполнения двойного клака на компоненте ADOTable1. В появившимся окне нажимают правую кнопку мыши и выбирают «Add Fields». В форме Add Fields выбирают все поля и нажимают кнопку «ОК». (рис.3.)

На этапе «Разработка методики написания заданий и подключение их к комплексу» рассматриваются операции, которые необходимо провести, чтобы добавит новую информацию в базу системы. Для этого необходимо:

1. Перейти в сервисный режим работы: открыть пункт меню Сервис/Настройка; при первом переключении в серверный режим вывести окно (рис.4.); В окне «Ограничение доступа» выбирается пароль доступа (или новый пароль в случае первого переключения в сервисный режим). В главном окне системы появиться дополнительная сервисная панель.



Рис.4. Вид окна Организация доступа

2. Нажать кнопку «Добавить на сервисной панели» Откроется диалоговое окно добавления новых данных, содержащее поля ввода названия дисциплины, темы работы, путей к индексному файлу с теоретической информацией, файлу с видеоматериалам и файлу с текстовым заданием и результатами тестирования (рис.5).

Рис.5. Диалоговое окно добавление новых данных

3. Заполнить поля окна добавления новых данных. Заполнение полей с путями к файлам можно вести как вручную, так и с использованием стандартного диалога выбора файлов. Теоретический материал должен быть представлен в виде гипертекстового документа формата HTML. Подготовку такого документа можно проводить в текстовом процессоре WORD из пакета Microsoft Office 97/2000/XP. Комплекс поддерживает работу с видеоматериалами в форматах AVI и MPEG (при наличии соответствующих декодеров в системе поддерживает работа с форматом MPEG-4). Текстовые задания могут быть подготовлены с использованием внешней СУБД, поддерживающей работу с форматом Microsoft Access, или же в редакторе комплекса. В этом случае поле имени файла с данными для тестирования необходимо оставить пустым.

4. Сохранить данные в базе системы. После заполнения образовательных полей формы (название дисциплины, тема работы и путь к файлу с теоретической информацией) нажимают кнопку «Сохранить». Если какое-либо поле из обязательных к заполнению не было заполнено, то появляется соответствующее сообщение об ошибке. В пункте представлены рисунки окон, на которых представлены типы сообщений об ошибках, которые выдаст компьютер. После этого произойдет добавление новой темы в списке дисциплин и тем работы системы.

Далее приводится алгоритм удаления темы из списка:

- перейти в сервисный режим, путем открытия меню Сервис/Настройка;

- выбрать дисциплину, При этом система выдает информационное окно;

- нажать кнопку «Удалить» на сервисной панели. Откроется окно подтверждения действия, где необходимо либо подтвердить удаление темы из списка, либо отказаться от удаления. После подтверждения удаления темы происходит очистка записи в базе системы. Физическое удаление данных не производится.

Алгоритм генерации отчета о результатах тестирования включает следующие операции:

- перейти в сервисный режим Сервис/Настройка;

- выбрать тему работы в списке дисциплин и тем;

- нажать кнопку «Печать отчета» на сервисной панели.

Алгоритм редактирования тестовых заданий представляется из себя выполнение следующих этапов:

- перейти в сервисный режим работы: открыть пункт меню Сервис/Настройка;

- выбрать тему работы в списке дисциплин и тем;

- нажать кнопку «Данные для тестирования» на сервисной панели, появляется форма редактирования тестовых заданий (рис.6)

Рис.6. Главное окно программы

- ввести тестовое задание;

- закрыть форму редактирования заданий.

Для защиты комплекса КОПР несанкционированного копирования в алгоритме дается описание установленной специальной системы защиты.

На этапе «Описание методики работы с программой пользователей (учащихся)» приводится алгоритм запуска комплекса. После запуска появится главное окно программы (рис.7)

В этом окне пользователь видит главное меню комплекса, краткую инструкцию о работе и список дисциплин. В списке пользователь должен выбрать дисциплину, выполнив двойной щелчок левой кнопкой мыши на знаке «+» или нажать клавишу «Enter».

После этого произойдет переключение комплекса в основной режим работы. В этом режиме пользователю будет представлена теоретическая информация, показаны видеоматериалы и проведено тестирование по выбранной теме (опционально).



Рис.7. Главное окно программы

При переключении на страницу «Тестирование» пользователь видит диалоговое окно с предложением начать тестирование. В Алгоритме дается описание методике тестирования обучающихся.

После окончания тестирования выдается результат, содержащий оценку, а также количество правильных ответов из возможных. Результат фиксируется в базе данных.

2.Использование технических и программных средств

Для пользования алгоритмом проектирования компьютерным программно-методическим обучающим комплексом требуется следующие аппаратные и программные средства:

· процессор IntelTM или AMD TM с тактовой частотой от 400 МГЦ;

· оперативная память 64 (рекомендуется 128) Мб;

· 3D-видеоакселлератор 32 (рекомендуется 640 Мб;

· наличие 2 Мб на жестком диске для установки комплекса (при установке компонентов потребуется еще около 50-100Мб для каждого из них).

· Операционная система Microsoft Windows TM (95/98/ME/2000/XP).

Перед запуском комплекса под операционными системами Windows 9x/ME необходимо установить компонент доступа к данным Microsoft Data Access Component версии 2.7. Для этого нужно запустить файл mdac_typ.exe, прилагающийся к комплексу. При отсутствии файла в комплекте поставки его можно загрузить через Интернет воспользовавшись ссылкой:

Для просмотра видеоматериалов, подготовленных с использованием прогрессивных алгоритмов сжатия видеопотока должны быть установлены соответствующие декодеры (например DivX для просмотра видеофайлов, в которых используется алгоритм сжатия MPEG-4).

3. Условия передачи документации на разработку или ее продажу

Алгоритм проектирования модульного компьютерного программно-методического обучающего комплекса может быть передан любому юридическому лицу или физическому лицу на условиях заключения договора о создании электронной продукции. Цена договорная. Алгоритм выполнен на CD - диске.

Размещено на Allbest.ru

...