Дистанційне навчання — теорія і практика  →  Разработка компьютерных средств обучения. Учебное пособие  →  5.4. Универсальные авторские среды

5.4.2. Авторская среда «Универсальный редактор обучающих курсов» – УРОК

Назначение среды и ее использование. Авторская система представляет собой комплекс инструментальных средств, предназначенных для создания обучающих курсов для различных предметных областей.

Авторская система является оболочкой, поддерживающей работу функциональных редакторов и вспомогательных средств в единой идеологии и среде.
Доступ к данным и описаниям курса контролируется системой автора, которая позволяет создать или скорректировать текстовую или графическую часть кадра, исправить сценарий работы курса, эталонные ответы, промоделировать выполнение курса и наглядно представить практический результат, внесенный в его работу.

Программно-инструментальная система представляет собой структуру, объединяющую в своей среде функциональные редакторы или блоки, предназначенные для редактирования (ввода, перекодировки, сохранения) первичных данных и организации способов и последовательности их предъявления по согласованным (указанным) условиям.

Первичными данными в системе УРОК являются:

• графический рисунок,
• текстовый блок,
• эталоны ответов,
• математические модели явлений и процессов управления объектами.

Предъявление учебного материала обеспечивается сценарием.

Усвоение знаний определяется системой контроля и переходами между кадрами (фрагментами).

Управление учебным процессом − расписание и условия перехода по тематическому плану занятий − реализовано в Системе обучаемого.

• Графический и текстовый редактор
• Редактор сценариев
• Система контроля знаний
• Редактор динамических моделей

Основные понятия среды. Учебным курсом является единый модуль, предназначенный для обучения или контроля в течение одного учебного занятия. Учебные курсы могут быть двух типов: обучающими или контролирующими.

Обучающий курс состоит из последовательности кадров и представляет собой порцию информации, с которой учащийся знакомится в течение одного учебного занятия.

В зависимости от действий обучающегося могут организовываться переходы на различные кадры для более гибкого представления информации. По результатам контроля знаний может быть сформирована результирующая оценка.

Контролирующий курс интерпретируется как набор не связанных между собой кадров с наличием зачетного контроля. Из существующего массива кадров случайным образом выбирается заданное их число и предлагается учащемуся. По результатам контроля выставляется результирующая оценка.

Для каждого курса задаются некоторые параметры, которые будут определять его характеристики:

• Имя курса − символьная строка;
• Имя автора − символьная строка;
• Пароль − символьная строка, совпадение которой с введенной при входе в систему определяет доступ к редактированию данных курса;
• Режим − графический режим курса. Данный параметр запрещено изменять в режиме переименования курса, он задается при создании курса и больше не меняется;
• Тип − возможен обучающий или контролирующий тип; для контролирующего курса задается число вопросов, которые будут предложены обучающемуся. Для хорошей работы генератора случайных чисел общее число вопросов в курсе должно быть значительно больше числа вопросов, предлагаемых обучающемуся;
• Время − данный параметр определяет общее время обдумывания ответов на вопросы по всему курсу и рассчитывается как сумма интервалов, затраченных на обдумывание ответов в кадрах с зачетным контролем. Продолжительность вывода кадра на экран не учитывается. При превышении заданного времени будет осуществлен переход на кадр с номером, указанным в следующем окне. Если параметр «время» равен нулю, то время для обдумывания ответов считается неограниченным.

Рисунок 5.4.5 Структура ИС УРОК

Графический редактор предназначен для создания и редактирования графических изображений:

• на экране в режиме EGA с разрешением 640 * 350;
• на экране в режиме VGA с разрешением 640 * 480 (16 цветов);
• на экране в режиме SVGA (256 цветов) с разрешением 640*480, 800*600 и 1024*768.

Для размещения данных на экране необходимо выполнить следующие действия:

• определить, какая информация, какие поля должны присутствовать на экране в каждом кадре диалога;
• определить основные форматы информации;
• определить области вывода для каждого поля;
• определить, какие средства (атрибуты) необходимы для каждого поля;
• разработать проект размещения данных на экране;
• оценить эффективность размещения данных.

Рисунок 5.4.6 Окно графического pедактоpа

На экране располагается информация, необходимая пользователю в данный момент. Она должна быть организована так, чтобы ее местоположение отражало логические связи и ее формат был удобен для использования. Плотно расположенный текст на экране замедляет восприятие его пользователем.

Верхние две-три строки экрана обычно отводят для заголовка и состояния системы. Заголовок описывает пакет программ или конкретную задачу пакета, которая выводит данные на экран. Текущую дату и время выводят в правой части экрана. Каждому экрану принято присваивать номер. Заголовок показывает, в рамках какой системы находится пользователь. В иерархических меню индицируется информация о состоянии системы на текущий момент.
Подсказки, определяющие способы работы с информацией на экране, располагаются в его верхней части, а подсказки поясняющие, что делать дальше – в нижней части. Принято выводить справочные сообщения в верхней части экрана, а сообщения об ошибках в нижней части.

Основная область экрана содержит главную информацию. Например, при заполнении формы эта часть экрана служит для вывода наименований и значений полей. Такой шаблон делит экран на ряд фиксированных окон. Если связанную информацию разбить на несколько экранов, то надо обеспечить, чтобы на одном экране была вся необходимая информация для конкретной задачи.

Текстовый редактор предназначен для создания и редактирования блоков текстовой информации, которые могут использоваться в редакторе сценариев.
Редактирование текста производится в отдельных блоках (прямоугольных областях). В каждом текстовом блоке может содержаться: для режима EGA − 23 строки, для остальных режимов − 28 строк. Длина каждой строки не более 80 символов. Текст может выводиться стандартным шрифтом или шрифтом, созданным в редакторе шрифтов FPEN и загруженным в базу шрифтов для редактируемого курса (база имеет имя fnt.00n, где 00n − номер курса). Вся текстовая информация внутри одного блока выводится одним шрифтом.

Если текстовый блок выводится стандартным шрифтом, то каждый символ имеет два атрибута: цвет самого символа и цвет фона под символом.

Если текстовый блок выводится не стандартным шрифтом, то каждый символ имеет следующие атрибуты:

• цвет символа (может быть установлен свой для каждого символа)
• цвет тени (может быть установлен свой для каждого символа)
• цвет подсветки (общий для всех символов)
• размер и направление тени (общее для всех символов).

Редактор сценариев кадров системы УРОК позволяет разработчику управлять процессом выведения на экран фрагментов текста и графических изображений. К числу основных способов («эффектов») выведения фрагментов относятся:

• замена − мгновенное выведение фрагмента в выбранное место экрана;
• вывод − выведение фрагмента в выбранное место путем наложения его на предыдущее изображение с заданным темпом; возможны четыре варианта наложения: слева, справа, сверху и снизу;
• цвет − мгновенное выведение на экран только одного из цветов фрагмента изображения;
• сдвиг − выведение фрагмента в выбранное место путем сдвига предыдущего изображения влево, вправо, вверх или вниз с заданным темпом;
• квадрат − выведение фрагмента в выбранное место в виде расширяющегося наружу или суживающегося внутрь прямоугольника с заданным темпом;
• угол − выведение фрагмента в выбранное место путем смены старого изображения новым по диагонали прямоугольника, которая движется в заданном направлении (сверху влево, сверху вправо, снизу влево или снизу вправо) с заданным темпом;
• «стёрка» − выведение фрагмента в выбранное место так, что новое изображение надвигается на старое в заданном направлении (налево, направо, вверх или вниз) с заданным темпом;
• проявка − выведение фрагмента в выбранное место постепенно с заданным темпом подобно появлению изображения на фотобумаге при проявлении;
• жалюзи − выведение фрагмента в выбранное место с заданным темпом в виде расширяющихся горизонтальных полос;
• шторка − выведение фрагмента в выбранное место с заданным темпом; при этом изображение смещается в одном из четырех возможных направлений, а под ним открывается новое изображение;
• щель − выведение фрагмента в выбранное место с заданным темпом, при этом изображение на экране разделяется на две части (по горизонтали и по вертикали) и смещается либо в стороны, либо по направлению к центру;
• цвет − мгновенное выведение фрагмента в выбранное место с сохранением всех использованных в изображении цветов, кроме указанного.

Кроме перечисленных эффектов при выведении фрагментов текста или рисунков могут использоваться следующие дополнительные эффекты:

• смена цвета изображения в прямоугольной области («смена»);
• окрашивание прямоугольной области в выбранный цвет («очистка»);
• периодическое изменение цвета в прямоугольной области («мигание);
• перемещение отдельных элементов изображения по прямолинейным маршрутам («движение»);
• выведение графического изображения, принадлежащего предыдущему кадру, в качестве фона для установки на нем фрагментов формируемого кадра. Тогда при последовательном появлении кадров обеспечивается требуемое расположение фрагментов последующего кадра на фоне предыдущего;
• циклическая смена фрагментов, входящих в состав исходного графического изображения и выводимых в одну и ту же прямоугольную область экрана. Таким способом создаются движущиеся объекты, т.е. мультипликация.

Рисунок 5.4.7 Редактор сценариев кадров УРОКа

Система контроля знаний (СКЗ) обеспечивает общение обучающегося с КСО в режиме диалога. Система распознает вводимые обучающимся ответы, сравнивая их с эталонами, и формирует стратегию дальнейшего обучения (направление движения по сценарию КСО). Инициатива диалога принадлежит КСО. Реализованы следующие способы диалога обучающегося с КСО:

1. Выбор из меню: выбор осуществляется либо клавишей Tab, либо мышью, а ввод ответа − клавишей Enter; повторное нажатие левой клавишей мыши в выбранном окне также вводит ответ в СКЗ.
2. Число/Текст. Возможен ввод в одном или нескольких окнах; для ввода ответов используется клавиатура; перемещение по окнам осуществляется с помощью левой клавиши мыши или клавиши Tab; нажатие клавиши Enter на клавиатуре означает введение ответа в СКЗ;
3. Указатель. Требуется выбрать на экране дисплея необходимую область, переместить указатель мыши на неё и нажать левую клавишу мыши.
4. Внешний контроль − это особый тип контроля, позволяющий оценивать результаты, полученные при работе с какими-либо внешними программами или динамическими модулями, созданными с помощью Редактора моделей. Для этого внешняя программа или динамический модуль должны формировать оценку (возвращаемую в вызвавшую их программу) в диапазоне от 0 до 100. Если динамический модуль кроме оценки передает и подробный протокол обучения, то оценка служит только для организации ветвления, а все остальные данные берутся из переданного протокола;
5. Случай. СКЗ случайным образом выбирает номер кадра, на который осуществляется переход из текущего кадра с данным типом контроля. Вмешательство обучающегося не требуется. Номера кадров, из которых выбираются нужные, указываются в редакторе эталонов.
6. Расчет. СКЗ осуществляет промежуточный анализ результатов работы обучающегося с КСО, в зависимости от которых определяется дальнейшая стратегия обучения или происходит прекращение работы обучающегося с КСО;
7. Число/Дельта. Возможен ввод в одном или нескольких окнах (см. ниже); для ввода численных ответов используются клавиши «+» и « – », каждое нажатие на которые вызывает изменение ответа на заданное значение; нажатие клавиши Ответ означает введение ответа в СКЗ;
8. Состояние. Выбор осуществляется либо заданными клавишами на клавиатуре, либо левой клавишей мыши. Ответом является комбинация нажатых и отпущенных клавиш. Ответ означает введение ответа в СКЗ;
9. Условие. СКЗ осуществляет промежуточный анализ пути прохождения обучаемым кадров КСО, в зависимости от которого определяется дальнейшая стратегия обучения или происходит прекращение работы обучаемого с КСО;
10. Меню с выбыванием. Аналогично типу контроля меню, только при повторных прохождениях данного кадра пункты меню, которые были выбраны ранее, выделяются.

Рисунок 5.4.8 Система контроля знаний

Поля для ввода ответов имеют прямоугольную форму и могут находиться в любом месте экрана. Время, отводимое на обдумывание ответа, если оно задано, отмечается заполнением (слева направо) светло-зелёной полоски, расположенной в нижней части экрана.
Основные понятия, используемые в СКЗ:

• ответ − текстовая строка, набранная обучающимся в поле ответа и введенная им в СКЗ;
• символ − все буквы и цифры, а также символ «_»;
• разделитель − все, что не является символом. Пробел также является разделителем;
• слово − набор символов в строке, ограниченный с двух сторон разделителями;
• эталон − набор слов, соединенных между собой знаками логических операций. В эталоне не могут присутствовать никакие символы-разделители, за исключением пробелов;
• вес − степень достоверности, равная заранее определенной автором курса степени достоверности эталона, с которым совпал ответ. Весом ответа может быть любое целое число в интервале (0 – 100), что означает процент правильности ответа;
• адрес − номер кадра КСО, на который осуществляется переход по результатам анализа введенного ответа. В данной версии системы максимальное число кадров в одной КСО равно 32000.

Процесс анализа ответа обучающегося и степени его правильности осуществляется путем сравнения введенного ответа с эталонами, созданными для этого кадра курса.

При обработке каждого из эталонов осуществляется поиск присутствующих в нем слов в ответе обучающегося. В результате получается логическое выражение, где вместо эталонных слов, найденных в ответе, стоят единицы, а вместо ненайденных − нули.

Редактор динамических моделей в системе УРОК используется разработчиком обучающих курсов для создания автономных программ, предназначенных для проведения расчетов и выдачи результатов в числовой и (или) графической формах. Основу динамической модели составляет система уравнений (в общем случае дифференциальных), описывающих исследуемый процесс. На эту систему могут быть наложены дополнительные связи в виде алгебраических уравнений и ограничения в форме неравенств и предикатов. Запись уравнений динамической модели производится на специальном внутреннем языке системы УРОК, близком к общепринятому языку записи математических формул.

Исходные данные и переменные параметры модели могут применяться перед началом моделирования с помощью выбранной разработчиком модели функциональных клавиш.

Выходные характеристики выводятся на экран в числовой форме, в виде графиков или движущихся объектов. При этом Редактор динамических моделей предоставляет разработчику возможность изменить переменные параметры в процессе функционирования модели.

Реализация этой возможности позволяет создавать такие виды обучающих программ, как компьютерные лабораторные практикумы, функциональные компьютерные тренажеры.

Отличительные особенности среды и рекомендации по ее применению.

Среда УРОК может применяться как в целях информатизации образовательного процесса в высших средних и специальных учебных заведениях, так и в целях создания программных продуктов, предназначенных для широких масс пользователей и выпуска этих продуктов на рынок. Редактор УРОК способен обеспечить конвейерное производство высококачественных обучающих курсов.

Среда УРОК не требует специальных навыков программирования, и ее освоение доступно обычному пользователю, что ускоряет ее внедрение. Обучение персонала навыкам, необходимым для создания учебных курсов, возможно за короткое время.

Текст, растровая и векторная графика, анимация, звуковые и видеофрагменты, гиперссылки помогают обучающимся в овладении учебным материалом.

Использование всех вышеперечисленных возможностей, а также широкий спектр средств для создания промежуточного контроля позволяют обучающемуся подробно изучить каждый отдельный вопрос темы и самостоятельно проверить качество его усвоения. При необходимости можно организовать петлю дообучения. Кроме того, УРОК содержит особый редактор − редактор динамических моделей, предназначенный для проектирования и разработки модулей, обеспечивающих интерактивный процесс обучения в режиме понятийного или мини-тренажера, ориентированных на предметную область обучения. Это позволяет обучающемуся приобрести навыки работы на различных тренажерах (пультах, приборных панелях, и др.), провести лабораторную работу на компьютере без использования реальных приборов.

УРОК позволяет осуществить качественный итоговый контроль полученных знаний с подробной записью всех его результатов в закрытую базу данных и выставлением итоговой оценки (причем шкала оценки может настраиваться практически каким угодно способом). Доступ к базе данных имеет только администратор, владеющий специальным паролем.

Зверніть увагу на додаткові посилання

Головний розділ

5.4. Универсальные авторские среды

Сторінки, близькі за змістом

5.4. Универсальные авторские среды

Разработка компьютерных средств обучения. Учебное пособие