Автоматизированная подготовка электронных образовательных ресурсов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.13.10, кандидат технических наук Геркушенко, Георгий Геннадьевич

• Геркушенко, Георгий Геннадьевич
• кандидат технических наук
• 2004

Оглавление диссертации кандидат технических наук Геркушенко, Георгий Геннадьевич

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ОБЗОР РАБОТ ПО ПОДГОТОВКЕ ЭЛЕКТРОННЫХ ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫХ РЕСУРСОВ. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ.

1.1. Понятие электронного образовательного ресурса.

1.2. Стандартизация данных и метаданных в образовании.

1.3. Управление подготовкой электронных образовательных ресурсов.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Автоматизированная подготовка электронных образовательных ресурсов»

Актуальность проблемы.

Переход общества от индустриальной к постиндустриальной [178] (информационной [102],[138],[182]) стадии: приводит к существенным; изменениям практически во всех сферах человеческой деятельности [89]. Под информационным обществом при этом понимается общество, в котором основным предметом труда большей! части членов общества являются информация и знания [164],[185],[177], а орудием труда — информационные технологии (Д.Белл, С.Нора, А. Минк, Дж. Вакка, И. Масуда). Сфера образования в таком обществе занимает одно из ключевых мест[25].

Использование средств новых информационных технологий (НИТ) в сфере образования имеет более чем 40 - летнюю историю [18]. Начавшись в 50-70-е годы [120] в виде поддержки традиционной системы обучения, в 70-80-е годы компьютеры в образовании стали мощным средством поиска и коммуникации [75],[129]. С развитием в педагогике идей личностно ориентированного образования в 80-90-е годы утверждается приоритет активности обучаемого на протяжении всего процесса обучения [168]. На сегодняшний день можно говорить об особом внимании образования к личности учащегося, его индивидуальному сознанию, жизненному опыту, творческому потенциалу [118],[15], и в первую очередь актуальным становиться развитие личности в плане способности к самообразованию [184]. Как отмечается в материалах Института Юнеско по информационным технологиям в образовании происходит переход от принципа «образование на всю жизнь» к принципу «образование через всю жизнь» [74]. Все большее распространение получает система открытого образования (00) [77],[163],[96],[127]. Реализация принципов ОО невозможна на базе традиционной системы образования, именно поэтому всё большее развитие получает технология дистанционного обучения (ДО) [52],[153], характеризующаяся организацией образовательного процесса, базирующегося на принципе самостоятельного обучения. Учитывая богатый опыт использования в нашей стране системы заочного обучения, многие авторы [4],[56],[109],[110],[142],[145] вполне обоснованно определяют дистанционное обучение как новую ступень заочного обучения, на которой обеспечивается применение информационных технологий, основанных на использовании персональных компьютеров, видео-, аудиотехники, космической и оптоволоконной техники.

В условиях развития ОО и ДО обострились проблемы связанные с резким ростом объема преподаваемого материала и его постоянным обновлением. Во многом это связанно с неготовностью преподавательского состава вузов к таким изменениям в их деятельности, как: усложнение деятельности по разработке образовательных ресурсов; усиление требований к качеству подготавливаемых образовательных ресурсов; необходимость специальных навыков и приемов разработки образовательных ресурсов с использование разнообразного программного обеспечения.

Представление учебно-методической информации в электронной форме значительно ускоряет коммуникативные процессы, позволяет на качественно новом уровне организовать хранение учебной информации, обеспечивает оперативный удаленный доступ к информационным ресурсам [38],[155]. Дидактические возможности средств новых информационных технологий (вариативность предъявления содержания обучения, визуализация учебной информации, интерактивный режим и т. д.) обусловливают эффективность их применения в учебном процессе, особенно в условиях перехода к системе ОО, характеризующейся существенным возрастанием роли этапов самообразования, индивидуализации и дифференциации обучения [60]. Однако исследования показывают, что проблема обеспечения системы ОО достаточным количеством электронных образовательных ресурсов является сложной, длительной и дорогостоящей [57],[55].

Недостаточное количество разнообразных электронных образовательных ресурсов вызвано отсутствием соответствующих программно-методических средств, ориентированных на российскую систему образования. Хотя на рынке существует большое количество программных продуктов, предназначенных для создания разнообразных информационных, гипермедиа ресурсов,они, как правило, излишне универсальны и служат лишь для технологического оформления информационных ресурсов. При этом стоит отметить отсутствие методической поддержки преподавателя, а также учета его специфических потребностей как проектировщика и создателя дидактических материалов.

Большой вклад в развитие теории проектирования и создания ЭОР внесли такие ученые как Башмаков А.И., Башмаков И.А., Беляев М.И., Буняев М.М., Вымятин В.М.[161], Григорьев С.Г., Григорьева Ю.Ю., Гриншкун В.В., Демкин i В.П., Зайнутдинова JT.X., Зимин A.M.[90],[124], Краснова Г.А., Макаров С.И., Машбиц Е.И., Можаева Г.В., Нежурина М.И.[112],[113],[114], Роберт И.В., Сидоркина И.Г., Солдаткин В.И., Соловов А.В. и др. Однако не решена задача создания программных систем, позволяющих управлять подготовкой ЭОР на этапе информационного наполнения. Отсутствуют методики подготовки ЭОР, учитывающие автоматизацию! данного этапа, использование не только соответствующей программной системы, но и электронной библиотеки (ЭБ) и виртуального представительства (ВП) университета.

Таким образом, актуальной является: задача разработки программно-методических средств для управления автоматизированной подготовкой электронных образовательных ресурсов и автоматизации процессов их информационного наполнения. Подобная автоматизация, ни в коей мере не заменяя творчества преподавателя, в тоже время, может позволить значительно сократить сроки подготовки ЭОР, а также повысить их качество за счет использования апробированных и высококачественных дидактических материалов.

Цель и задачи работы.

Целью диссертационной работы является сокращение временных затрат на подготовку электронных образовательных ресурсов и повышение их качества, на основе разработки моделей, алгоритмов, методик и реализации автоматизированной системы подготовки электронных образовательных ресурсов.

Для достижения данной цели необходимо решить следующие задачи.

1. Провести исследование понятия ЭОР и этапов их подготовки, выявить возможности автоматизации этих этапов.

2. Построить модель представления множества ЭОР, позволяющую ставить и решать поисковые задачи, направленные на автоматизацию этапа информационного наполнения ЭОР, а также разработать алгоритмы их решения.

3. Реализовать разработанную модель и алгоритмы в виде программно-методического комплекса i по подготовке ЭОР в соответствии с требованиями специализированного программного обеспечения Российского портала открытого образования.

4. Проверить работоспособность программно-методического комплекса на примере подготовки электронного образовательного ресурса «Новые информационные технологии в работе учителя-предметника».

Методы исследования.

В работе использованы методы системного анализа, теории баз данных, теории графов, методы проектирования и реализации программных систем.

Научная новизна результатов.

1 .Предложена модель представления множества ЭОР в виде И-ИЛИ дерева с компонентой оценки относительно набора заданных показателей. В отличие от известных модель позволяет ставить и решать задачу по автоматизации этапа информационного наполнения ЭОР, при этом достигается сокращение временных затрат на подготовку ЭОР и повышение их качества за счет использования множества апробированных и высококачественных ЭОР.

2.На модели сформулирован ряд поисковых задач: поиск допустимых вариантов ЭОР, поиск допустимых вариантов ЭОР относительно аддитивного показателя, поиск допустимых вариантов ЭОР с учетом ограничений на совместимость значений показателей и их взаимного влияния.

3.Для решения поставленных задач предложены алгоритмы и методическое обеспечение, предусматривающее автоматизацию этапа информационно-го наполнения ЭОР и учитывающее взаимодействие преподавателя не только с программно-методическим комплексом, но и с электронной библиотекой и виртуальным представительством вуза.

Научно-практическая ценность работы состоит в разработке программно-методического комплекса по подготовке электронных образовательных ресурсов (зарегистрирован в отраслевом фонде алгоритмов и программ Государственного координационного центра информационных технологий Минобразования России, регистрационный № 50200400462) [30], с использованием которого подготовлен ЭОР «Новые информационные технологии в работе учителя-предметника», апробированного при повышении квалификации учителей-предметников Дзержинского района г.Волгограда. Разработанный ЭОР отмечен благодарственным письмом от управления образованием администрации Дзержинского района г. Волгограда.

Результаты проведенного исследования были использованы при выполнении научно-исследовательских работ по. темам:

1. «Создание виртуальной библиотеки полнотекстовых (гипертекстовых) учебников и учебных пособий: системы ОО». В рамках научно-технической программы «Создание системы открытого образования». Подпрограмма: Научное, научно-методическое и информационное обеспечение создания системы открытого образования.

Заключение диссертации по теме «Управление в социальных и экономических системах», Геркушенко, Георгий Геннадьевич

3.6. Основные результаты и выводы

1. На основе теоретических результатов полученных во второй главе разработан программно-методический комплекс по подготовке электронных образовательных ресурсов, отвечающий сформулированным в первой главе требованиям к системам подобного типа. Описаны принципы построения, архитектура и информационное обеспечение программно-методического комплекса.

2. Подробно рассмотрена реализация подсистемы автоматизированного информационного наполнения ЭОР. Рассмотрены принципы построения: подсистемы, её архитектура и выполняемые функции. Использование подсистемы позволяет автоматизировать процесс информационного наполнения проекта ЭОР.

3. Рассмотрена реализация подсистемы создания и редактирования элементарных ЭОР, использующая все предоставляемые Microsoft Word средства, а также некоторые нестандартные (работа с глоссарием, работа с шаблонами, загрузка Internet Explorer, загрузка графического редактора, загрузка редактора звуков).

4. Рассмотрена реализация подсистемы создания и редактирования тестов, функционирующая на основе концепций нормативно-ориентированного и критериально-ориентированного тестирования и предоставляющая возможности по созданию тестов первого уровня (опознание, классификация) и тестов второго уровня (подстановка, соответствие).

5. Рассмотрена реализация подсистемы генерации, предназначенной для формирования итогового варианта ЭОР в формате для локального использования (в виде ехе-файла) и в формате для использования в сети Internet (в виде набора *.html файлов), при этом учитываются требования, предъявляемые со стороны специализированного программного обеспечения Российского портала открытого образования и ЭБ ВолгГТУ.

ГЛАВА 4. ПРИМЕНЕНИЕ ПРОГРАММНО-МЕТОДИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА

4.1. Методика подготовки электронных образовательных ресурсов

Одним из неотъемлемых элементов управления подготовкой электронных образовательных ресурсов, с применением различных программных средств, является использование соответствующей методики. К сожалению, на сегодняшний день, отсутствуют методики подготовки ЭОР, учитывающие автоматизацию этапа информационного наполнения и взаимодействие преподавателя не только с соответствующим программным средством, но и с электронной библиотекой и виртуальным представительством вуза. Основной целью методики является управление процессом подготовки электронных образовательных ресурсов, имеющих в своей основе модульную структуру и допускающих многократное использование отдельных учебных модулей.

Любая методика, организуемая на практике, предусматривает этапность процесса ее реализации. С своем исследовании мы выделяем несколько основных этапов подготовки электронных образовательных ресурсов, с использованием средств, предоставляемых разработанным программно-методическим комплексом (рис.4.1):

1. Выявление потребности в подготовке ЭОР, определение целей, задач и требований к информационному наполнению ЭОР.

2. Подготовка информационного наполнения ЭОР.

3. Реализация подготовленного ЭОР в том или формате.

4. Тестирование подготовленного ЭОР.

5. Публикация ЭОР в электронной библиотеке и (или) виртуальном представительстве образовательного учреждения.

Отметим, что в данном диссертационном исследовании рассматриваются вопросы подготовки ЭОР силами одного преподавателя-проектировщика.

Однако при подготовке сложных, объемных и многоаспектных ЭОР может потребоваться формирование временного творческого коллектива, состав и колличество которого могут меняться в зависимости от поставленных целей и задач. Вопросы, связанные с подготовкой ЭОР силами творческих коллективов рассматриваются в исследованиях А.В. Соловова, А.И. Башмакова, И.А. Башмакова, С.Б. Диакрёва, JI.X. Зайнутдиновой, O.K. Филатова, М.Р. Меламуд и др.

Форыкромние структуры и задание на поиск допустимых

Дополненная и измененная структура с

У семени* И-ИЛИ дереве путем задания матриц оамеетимостм правил взаимного влияния условий для адаптивны* показателей

Первоначальные данные

--------^----

Уг-Т S t^n Ti!r \

Ш. т п^'. — *.'

• I"— »—t-^

Рисунок 4.1. Соответствие средств ПМК этапам подготовки ЭОР Рассмотрим основные методические рекомендации при подготовке ЭОР на каждом из этапов.

После выявления потребности в подготовке ЭОР, исходными данными для преподавателя-проектировщика являются: педагогические цели и задачи ЭОР; инструментальные средства разработки ЭОР; традиционное содержание учебного материала, представленное в виде рабочей программы; знания • и опыт преподавателя, а также его представления о том каким должен быть подготавливаемый ЭОР.

Зачастую большая часть исходных данных заложена в существующей рабочей программе для системы очного (заочного) образования.

Следует подчеркнуть, что исходным моментом педагогического проектирования ЭОР является формулирование иерархии педагогических целей ЭОР [71]. Сначала формулируется системная цель ЭОР, затем она разбивается на ряд подцелей (педагогические цели развития духовности, личностных качеств, когнитивной сферы личности, получения базовых ЗУН). Последовательность подцелей должна быть замкнутой относительно системной педагогической цели ЭОР. Достаточность детализации педагогических целей определяет преподаватель-проектировщик ЭОР. В настоящее время наиболее распространенным способом представления целей являются их представление через табличные и списковые структуры, например, списки усваиваемых знаний, умений и навыков [91], [37]. Классификацию ЗУН можно выполнить основываясь на классификаторе знаний и способностей Б. Блума, Р. Гагна, B.C. Аванесова и перечня, приводимого Н.Ф. Талызиной [160],[159].

Общим требованием к разработке целей обучения является диагностичность [Ю],[12],[11]. Диагностичное задание целей становится возможным, когда используемые исходные понятия удовлетворяют следующим требованиям [144]: они точно определены, т. е. настолько точно описаны их признаки, что понятие всегда соотносится с его объективным проявлением; проявления и факты, обозначаемые понятием, обладают категорией меры, т. е. их величина поддается прямому или косвенному измерению; результаты измерений могут быть соотнесены с определенной шкалой, т. е. соответственно оцениваться.

В результате анализа информации, содержащейся в рабочей программе дисциплины, преподавателем могут быть извлечены данные (таб.5), необходимые для дальнейшей работы.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Геркушенко, Георгий Геннадьевич, 2004 год

1. Технические характеристики Формат Документ Microsoft Word

2. Типовые требования к ОС и браузеру MS-Windows

3. Группа Показатель Значение показателяпоказателей

4. Образовательные Тип интерактивности Комбинированный (Смешанный)характеристики Уровень интерактивности Средний1. Тип ресурса Текст лекций1. Аудитория Преподаватель

5. Уровни образования Послевузовское образование1. Рекомендуемый возраст >251. Сложность Средне

6. Рекомендуемое время на изучение <=20 мин

7. Авторские права Требование оплаты Нет1. Ограничения Нет

8. Доступ Класс носителя Компьютерные информационные носители

9. В результате на основе БД ПМК может быть получено множество допустимых вариантов ЭОР представленных на рис.4.3. В общее И-ИЛИ дерево вошли части ЭОР находящиеся в БД ПМК и принадлежащие:

10. Уэйнманн Э., Лурекас П. Photoshop 6 для Windows&Macintosh: Пер. С англ. М.: ДМК Пресс, 2002.-752 е.: ил.

11. Грибов Д.Е. Macromedia Flash 4: Интерактивная веб-анимация: -М.:ДМК, 2000. -672 с.:ил.

12. Смирнова И.Е. Начала Web^H3afiHa.Cn6.:EXB-neTep6ypr,2003.-256 с.:ил.

13. Разработки преподавателей кафедры «САПРиПК».

14. Множество ЭОР Синтез Поиск Метаописаняе Локальная БД ЭОР

15. Множества ЭОР Множество Rt (1080 вариантов) j Экспорт J Импорт j Локальная БД ЭЭОР} Протокол |

16. НрГеоретические основы компьютерной графики

17. Развернуть все 9 Свернуть все Развернуть ф Свернуть1. Q Новый Q Потомок Удалить

18. Уровень вверк р> Уровень вниз $ Вверх ^ Вниз1. Вложение1. Импортчистить1. Преем1. Или Выбран1. Метаописание1. Экспйрг- О Основные понятия компьютерной графики

19. О Растровая и векторная графика О Редакторы графики ± И Источники изображений О Графические планшеты О Виды компьютерной графики О Особенности видов компьютерной графики- U Цветовые модели- О Цвет в программе Photoshop

20. О Основные сведения о цвете + О Управление цветом ГЧ Цветовая модель

21. О Практическая работа №1 "Работа с цветовой моделью RGB" + О Цвет в Web-дизайне + О Сочетание цветов на Web-странице- U Основы растровой графики

22. О Виды компьютерной графики О Особенности видов компьютерной графики О Редакторы растровой графики- U Форматы файлов растровой графики

23. О Распространенные редакторы векторной графики- U Форматы файлов векторной графики1. О Формат WMF

24. О сохранение изображения в формате EPS1. Г .

25. Сохранение изображения в формате DCS 2.0

26. Я Показывать только правила, определен»*» для этого показателя

27. Заааьнхв щмеилг важно; пр«™ржтагр«>автм sanperMrejb«je. . Загркзи-ь и з~лче™<* 1

28. N (опредемми^и по«а^м,{опред0»яе«ый ттател» эиачт опредотцего |Мчм* опредвиавге [г вкшнш опмцрлвм. юге | *

29. Ауаигормч Рекомеидовагмяй возраст Учащийся Ю.0| |6.Ё.Ё Уровни образования Рекомендованный возраст Высшее профессиональное образование |1в:18| 30:30. У

30. К началу списка J Новое правило | Редактировать Запомнить j Удалить Кконну списке

31. Рисунок 4.4. Пример задания ограничений на взаимное влияние значенийпоказателей

32. Выверите показатель i ш штавя

33. Сложность очень легко легко средне | 'СЛОЖНО очень сложноочень легко 1 -1 -1 -1 -1легко -1 1 1 -1 -11. Средне 1 1 X -11. Сложно -1 -1 1 1 -1очень сложно -1 -1 1|

34. Рисунок 4.5. Пример матрицы совместимости значений показателя

35. В заключение отметим, что при реальном процессе подготовки электронного образовательного ресурса выше рассмотренные этапы выполняются зачастую комплексно, а не пошагово.

36. С целью дифференциации подготавливаемого ЭОР, под нужды различных категорий обучаемых, на терминальных вершинах ИЛИ дерева мотут оставляться альтернативные варианты ЭЭОР выбираемые в ходе обучения динамически в зависимости от профиля пользователя.

37. Для выполнения принципа индивидуализации в учебном процессе проводиться первоначальный и текущий контроль 3.

38. Входной контроль позволяет:определить начальный уровень подготовки обучаемого;провести дообучение недостающих начальных знаний и умений;выявить индивидуальные особенности восприятия учебного материала;составить индивидуальный учебный план.

39. Итоговый контроль проводится в конце учебного курса и предполагает как правило очную проверку знаний студентов. Основной целью является идентификация.

40. Отметим, что структуризация знаний до уровня элементарных учебных модулей в значительно мере расширяет возможности автоматизированного тестирования и управления процессом приобретения знаний обучаемым 1.,5.

41. На рис.4.6. представлена экранная форма, отражающая: структуру подготовленного ЭОР; систему тестовых вопросов, систему альтернативных вариантов изучения для одной из вершин.

42. Рйбита с факяани и папками; К пас. гифлкдция1. Редактор тестов

43. НИНОДПЧ ИЛИ нвЯОЛКН* TOJOMJfcгцхжанЖ злтдг1 ■'■леи «вшу1. Дате■—j§ШЩ Щ gggm

44. Опознание Восласнзведемю Причинение1. Это вотх>с Или:1. Тшет*ш*«*1. Т Опознание Клзесифи«ация

45. Введите текст тестового вопроса

46. Знакомство с шторфеисом операционной системы Met о

47. Pdot.ia с файлами и папками1. Pa6oia с припоаениями- Подтоговка документов средствами Microsoft Woid

48. Основы создания гекювъи докумешов Основы форматировали докуменюв • основыработыскомпьюгериойграфикой .+ Основы работы в Интерне!

49. Технологии активного обучения. Обучение с применение! !CiimiibiiuAn<.i»ionoHttUluUVy4t!HKK * '

50. Технологии проверки и оценки резупылюв обучения Использование компьютера в дмякдеяплымспмго п<

51. ТвЧЫПППГЦЯ П№( пдыыиппплии/» П I Г I. ИI m1. V: ■ ЭТЯ5? Г'

52. Вариант ГРабогас файлами И папками Вариант 2. Работа с файлами и палками Вариан1 3. Рабога с файлами и папкамиs Родигельоая весшина Г Дочерняя вершинаiv Аналог

53. Рабата с фаипаии и папками1. Шгтш1. ИнфОРМ1Щ«>1х блоков:тестов:1. Структура проекте

54. Рисунок 4.6. Задание системы контроля и определение альтернативных вариантов изучения учебного материала

55. Оценка эффективности применения программно-методического комплекса

56. Эффективность от создания и внедрения программно-методического комплекса обеспечивается за счет сокращения времени на подготовку электронных образовательных ресурсов, а также за счет снижения средств на оплату труда преподавателя.