Разработка обучающей системы "Электронная рабочая тетрадь"

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Разработка обучающей системы “Электронная рабочая тетрадь”

Бабаев С.К.

Применение современных информационных технологий играет огромную роль в развитии образовательного процесса. В последнее время широкое распространение получили компьютерные тесты, предлагающие выбрать один верный ответ на поставленную задачу из нескольких предложенных. Такого рода контроль знаний имеет ряд преимуществ, неоднократно подмеченных многими специалистами. Развитие этого направления чрезвычайно важно [1]. Но не следует забывать и про ряд недостатков, выделенных в процессе детальной апробации данных проектов. К ним относятся: невозможность проследить ход решения, а также повышение вероятности дачи верного ответа случайно. В связи с этим с недавних пор специалисты в области образования и прикладной информатики пришли к выводу о необходимости более детальной проверки знаний обучающихся, что не вытесняет тестовые программы, а определяет для них более узкую сферу применения.

Основываясь на данных требованиях к современной обучающей системе, нами поставлена задача создания такого проекта, который бы удовлетворял возрастающим требованиям к качеству программных продуктов для дистантного образования. В результате долгих исследований и апробаций нами (здесь подразумевается не только автор, но и ещё два научных работника, имена которых Вы можете увидеть в списке литературы [2,3,4]) впервые была разработана электронная рабочая тетрадь по курсу “Ряды”.

Целью этой статьи является попытка поделиться опытом применения данного программного средства, объяснить основные теоретические и практические аспекты его создания настолько доступно, чтобы убедить читателя в ряде неоспоримых преимуществ и целесообразности применения электронных рабочих тетрадей (ЭРТ).

1 ПОДБОРКА МАТЕРИАЛА

Создание рабочих тетрадей на бумажных носителях по дисциплинам высшей математики практикуется нами уже несколько лет. Впервые в практике ВУЗА были разработаны рабочие тетради по курсам: “Определенный интеграл” [2], “Функции нескольких переменных” [3], “Ряды” [4], успешно прошедшие апробацию и получившие много положительных отзывов от экспериментальных групп студентов. За весь период был накоплен большой опыт по формированию содержания и структуры рабочих тетрадей.

На данный момент нами разработаны ЭРТ по двум дисциплинам: «Дифференциальные уравнения» [5] и «Ряды». В рамках данной статьи все сказанное относиться к нашей последней разработке, т.е. ЭРТ “Ряды”.

Для создания ЭРТ был разработан эксклюзивный вариант рабочей тетради по курсу “Ряды”, не имеющий аналогов в печатной продукции, созданный с учетом специфики представления материала конечному пользователю.

2 НАПРАВЛЕННОСТЬ МАТЕРИАЛА И ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

На первый взгляд, может показаться, что данное программное средство может быть применено исключительно в условиях подготовки в ВУЗе (т.е. на базе лабораторий и т.п.). На самом же деле авторами, имеющими опыт в преподавании данной дисциплины и разработке рабочих тетрадей, в частности, предусмотрена возможность использования ЭРТ для самостоятельной работы, т.е. возможностью корректировать некоторые ошибки пользователя без непосредственного участия преподавателя. О системе учета ответов и о системе корректирования будет рассказано позже. Содержание материала рассчитано на обучение и проверку уровня знаний как теоретических, так и практических.

3 ВЫБОР СРЕДЫ РАЗРАБОТКИ

Как и в ряде других наших разработок, для создания ЭРТ предпочтение было отдано среде разработки (далее СР) Borland Delphi 8. Такой выбор легко обосновать: во-первых, особый интерес при разработке ЭРТ вызвали среды с поддержкой библиотеки визуальных компонентов (VCL), во-вторых, среди таких мощных СР как Visual Basic, C и др. Borland Delphi выделяет четкая структурированность исходного текста программы, что облегчает ее дальнейшее сопровождение и совершенствование разработчиком.

4 РЕАЛИЗАЦИЯ

Как известно, многие крупные ученые занимаются разработкой программных средств по внедрению искусственного интеллекта, позволяющих программе “подстраиваться” под пользователя, “обучаться” и уметь очень детально распознавать входные данные. Существуют некоторые факторы, препятствующие разработке проекта с полноценным искусственным интеллектом. К таким факторам в первую очередь относятся: недостаточная разработка самих систем ИИ для применения их в процессе формирования базовых знаний студента по той или иной дисциплине и т.п. В результате нами было принято решение больший акцент сделать на бесценный преподавательский опыт, дающий возможность предусмотреть ошибки, которые могут быть допущены пользователем.

Здесь важную роль сыграла направленность современных сред разработки на формирование некоего базового набора элементов для их дальнейшего использования (визуальная библиотека компонентов). В местах, где для ввода требуются только текстовые строки, размещены текстовые поля (элемент TEdit), которые выделяются из текста рабочей тетради цветом. Причем текстовые поля для ввода находятся именно в ключевых местах, например, определениях, с целью возможности проверки однозначности того или иного ответа. Дать возможность пользователю вводить определения, формулировки теорем от начала до конца самостоятельно, с вытекающими последствиями в виде множества побочных слов, словообразований, возникших в процессе произвольной их формулировки, нам представилось не рациональным и сильно затрудняющим как обучение по ЭРТ, так и проверку реальных знаний. Такая проверка сведется к контролю по ключевым словам, что приведет к получению субъективной картины происходящего.

Что касается ввода ответов в виде формул, то мы решили максимально упростить задачу пользователя. Выражение состоит из ряда текстовых полей, где по их расположению в рамке (элемент TFrame) можно судить, что следующий вводимый символ должен быть степенью или знаком операции. Конечно, мы не рассчитываем всецело на визуальную наглядность, хотя она существенно упрощает восприятие и по сути является первой подсказкой, поэтому пользователь может ознакомиться со справочным материалом, где будет указано, какого вида текстовые поля предназначены для того или иного вида вводимых данных.

5 СИСТЕМА УЧЕТА

Конечно, в ЭРТ присутствует система учета результатов. Изначально пользователь может использовать кнопку “принять” и сразу просмотреть меню результатов, которое покажет ему его выполнение на данный момент. Если же рассматривать работу в ЭРТ как она задумана самими авторами, то ЭРТ, как и печатная рабочая тетрадь, разбита на ключевые разделы. После каждого из них можно получить сведения о результатах в прохождении именно этой темы, т.е. если следовать плану, установленному нами, пользователь может сам сделать заключение об усвоении им той или иной конкретной темы. В конце изучения всей рабочей тетради пользователю станет доступно окно с перечнем его успехов по каждой отдельной теме и в целом по данному курсу.

Сведения о прохождении разделов будут храниться в специальном файле, обращение к которому будет идти после идентификации того, что ЭРТ использует тот же пользователь, который проходил ее ранее, в таком случае ему будет дана возможность выбрать: начать сначала или перейти к следующему разделу с учетом баллов, набранных по предыдущему разделу.

Некоторые меры предусмотрены на случай попытки ручного изменения данных программы. Специальный модуль копирует информацию в файл не в чистом виде, а после проведения некоторых операций над каждым элементов с его ASCII кодом. Конечно, форма, получающая сведения, знает об этих операциях и их порядке и представляет информацию в адаптированном виде, но пользователь, проходящий контроль под присмотром преподавателя, уже не сможет так легко изменить данные, поставляемые в главную форму. Данный способ не претендует на настоящий метод шифрования данных (это уже мы относим к такой науке как криптография), но тем не менее исключает систематическое “улучшение” своих результатов студентами, т.к. вся деятельность направлена на их обучение. Элементарный способ проведения такой импровизированной кодировки продемонстрирован на листинге 1.

Листинг 1:

…………

//блок преобразования промежуточного результата, переменная st заранее имеет какое - либо значение

Assign(tex, 'C:/1.txt');

ReWrite(tex);

For count:= 1 to Length(st) do

begin

Write(tex, Chr(Abs(count-12)), Chr (Ord(st[count])-1));

end;

close(tex);

…………...

//блок изъятия промежуточного результата

Assign(tex,'C:/1.txt');

Reset(tex);

readln(tex,st);

count:= 0;

while count<>Length(st) do

begin

count:=count+2;

s:= s + Chr(Ord(st[count])+1);

end;

WriteLn(s);

close(tex);

6 ПАНЕЛЬ АДМИНИСТРАТОРА

В ряде случаев было бы удобно иметь возможность просмотреть не просто оценочный результат за тот или иной раздел, но и увидеть, что пользователь вводил в поля и где испытывал затруднения. Такая возможность частично присутствует в ЭРТ и представлена она в виде файла, хранящего все данные, введенные во всех полях. Вывод такого файла на свободное обозрение было бы неуместно, да и для большинства случаев бессмысленно. Для этого и существует панель администратора, вызываемая путем нажатия на соответствующую кнопку в главном меню и вводом соответствующих идентифицирующих данных. Среди множества сведений, доступных скорее для разработчика программы, присутствует возможность изъять эти сведения из файла и расставить их в те поля, в которые они были введены, а для обозрения этих данных запустить ЭРТ в режиме просмотра, где преподаватель сможет увидеть, как данный пользователь справился с работой. Осуществляется это все теми же кнопками “Принять” и “Далее”, но вводить уже ничего не надо.

7 БАЗА ДАННЫХ

Этот раздел нельзя было не выделить, т.к. здесь желательно упомянуть о решении, принятом по формированию заданий. Так вот, в ЭРТ базы данных нет. Нет по ряду причин, и главная из них, что ЭРТ в базе не нуждается. Действительно, если рассматривать рабочую тетрадь, то мы видим, что ее направленность уже отличается от типовых тестов на бумажных носителях. Если в контролирующих тестах необходимо постоянно выдавать разные задания, формируя их из класса подобных, то рабочая тетрадь направлена на обучение, и в ней не должно быть случайно появившихся вопросов, которые могут сбить пользователя. Не следует забывать, что ЭРТ - это обучающий программный продукт и все задания и вопросы в нем должны быть уникальны и четко продуманы, здесь нет места общим формулировкам и простой смене условий.

Итак, в результате успешного проведения первого этапа проектирования ЭРТ, т.е. создания рабочих тетрадей на бумажных носителях, мы смогли получить очень важный опыт формирования заданий для такого рода учебного материала. Данный факт был неоднократно засвидетельствован как самими студентами, так и нами в ряде докладов на различных научно - практических конференциях [1,5,6]. Используя полученные данные, мы перешли к реализации рабочей тетради в электронном виде. Будучи техническим продолжением ЭРТ “Дифференциальные уравнения”, ЭРТ “Ряды” - является ещё более отлаженной. Думаю, приведённый выше материал может свидетельствовать о том, что в данном программном продукте мы постарались предусмотреть всевозможные нюансы его использования: от элементарного преобразования результатов до системы дополнительного контроля самим преподавателем. ЭРТ состоит из полноценного обучающего материала, направленного как на контроль знаний по отдельным разделам, так на обучение дисциплине в целом, что делает ее очень удобной при самостоятельном или дистанционном обучении.

Полагаем, многие согласятся, что разработка электронных рабочих тетрадей, особенно по математическим дисциплинам, очень важна, тем более, что участие в разработке данного проекта принимают опытные преподаватели с большим педагогическим опытом, которые отметили после апробации фрагментов ЭРТ повышение познавательной активности студентов по данной дисциплине.

Литература

информационный интеллект образовательный

1. Бабаев С.К. Компьютерные тесты как форма контроля знаний студентов// Новые образовательные технологии в вузе: материалы третьей международной научно-методической конференции/- Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТИ-УПИ, 2005, 300-306 с.

2. Бабаева Ф.А., Водонаева В.К. Определенный интеграл. Рабочая тетрадь/- Куйбышев: Изд. Простор, 2001.- 88 с.

3. Бабаева Ф.А., Водонаева В.К. Функции нескольких переменных. Рабочая тетрадь/- Омск: Издательский дом «Наука», 2004. - 178 с.

4. Бабаева Ф.А. Водонаева В.К. Ряды. Рабочая тетрадь /- Омск: Издательский дом «Наука», 2004. - 180 с.

5. Бабаев С.К. Разработка и применение электронных рабочих тетрадей// Актуальные проблемы профессионального образования и карьера специалиста: материалы всероссийской научно-практической конференции/- Бузулук: ОГУ, 2005.

6. Бабаева Ф.А. Организация и оценка самостоятельной работы студентов при изучении математического анализа// Университетское образование: от эффективного преподавания к эффективному учению: материалы пятой научно - практической конференции/- Минск: БГИ, 2005, 249-252 с.

Размещено на Allbest.ru