ПРОЕКТИРОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА ВИРТУАЛЬНОГО ЛАБОРАТОРНОГО ПРАКТИКУМА ПО КОМПЬЮТЕРНЫМ СЕТЯМ

Тип работы: Дипломная работа
Бесплатно: Антиплагиат
Объем: 70 страниц
В избранное:

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 5

1 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ЭЛЕКТРОННЫХ СРЕДСТВ ОБУЧЕНИЯ

1. 1. Требования к системе «электронный учебник» 8

1. 2. Структура электронного учебника 12

1. 3. Классификация средств создания электронных учебников 22

1. 4 Электронный учебник как средство дистанционного обучения 28

1. 5. Применение электронных учебников в образовательном процессе 36

2 ПРОЕКТИРОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА ВИРТУАЛЬНОГО ЛАБОРАТОРНОГО ПРАКТИКУМА ПО КОМПЬЮТЕРНЫМ СЕТЯМ

2. 1 Основные требования к структуре электронного виртуального лабораторного практикума 49

2. 2 Обзор инструментальных средств для создания программных средств учебного назначения 58

2. 3 Разработка виртуального лабораторного практикума по компьютерным сетям 68

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 80

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 82

ВВЕДЕНИЕ

Процесс вхождения школы в мировое образовательное пространство требует совершенствование, а также серьёзную переориентацию компьютерно- информационной составляющей. Вторая половина ХХ века стала периодом перехода к информационным обществам. Лавинообразный рост объёмов информации, принял характер информационного взрыва во всех сферах человеческой деятельности.

Информационный взрыв породил множество проблем, важнейшей из которых является проблема обучения. Особый интерес представляют вопросы, связанные с автоматизацией обучения, поскольку «ручные методы» без использования технических средств давно исчерпали свои возможности. Наиболее доступной формой автоматизации обучения является применение ЭВМ, то есть использование машинного времени для обучения и обработки результатов контрольного опроса знаний учащихся. Всё большее использование компьютеров позволяет автоматизировать, а тем самым упростить ту сложную процедуру, которую используют и учителя при создании методических пособий. Тем самым, представление различного рода «электронных учебников», методических пособий на компьютере имеет ряд важных преимуществ. Во-первых, это автоматизация как самого процесса создания таковых, так и хранения данных в любой необходимой форме. Во-вторых, это работа с практически неограниченным объёмом данных. Создание компьютерных технологий в обучении соседствует с изданием учебных пособий новой генерации, отвечающих потребностям личности обучаемого. Учебные издания новой генерации призваны обеспечить единство учебного процесса и современных, новационных научных исследований, т. е. целесообразность использования новых информационных технологий в учебном процессе и, в частности, различного рода так называемых «электронных учебников». Эффект от применения средств компьютерной техники в обучении может быть достигнут лишь тогда, когда специалист предметной области не ограничивается в средствах представлениях информации, коммуникаций и работы с базами данных и знаний.

Что же такое «Электронный учебник» и в чем его отличия от обычного учебника? Обычно электронный учебник представляет собой комплект обучающих, контролирующих, моделирующих и других программ, размещаемых на магнитных носителях (твердом или гибком дисках) ПЭВМ, в которых отражено основное научное содержание учебной дисциплины. Электронный учебник часто дополняет обычный, а особенно эффективен в тех случаях, когда он: обеспечивает практически мгновенную обратную связь; помогает быстро найти необходимую информацию (в том числе контекстный поиск), поиск которой в обычном учебнике затруднен; существенно экономит время при многократных обращениях к гипертекстовым объяснениям; наряду с кратким текстом - показывает, рассказывает, моделирует и т. д. (именно здесь проявляются возможности и преимущества мультимедиа-технологий) позволяет быстро, но в темпе наиболее подходящем для конкретного индивидуума, проверить знания по определенному разделу.

К недостаткам электронных учебников можно отнести не совсем хорошую физиологичность дисплея как средства восприятия информации (восприятие с экрана текстовой информации гораздо менее удобно и эффективно, чем чтение книги) и более высокую стоимость по сравнению с книгой. Компьютеры в школе - программное обеспечение и методическая поддержка

Инструментальное использование компьютера в учебной деятельности по различным школьным предметам успешно реализуется в «модели двух учителей», когда учитель технологии-информатики работает вместе с учителем предметником, помогая и ему, и ученикам работе в конкретной программной среде.

Но как же выбрать такие программные продукты? На рынке существует большое количество компьютерных программ, в аннотации которых есть слова «учебный», «образовательный» и т. п., ряд из них имеет рекомендации Министерства образования РК. Это вызывает большее доверие к ним, но не гарантирует адекватности учебной программе и стилю преподавания конкретного учителя. Приводимые в различных каталогах данные чаще всего не отражают наличие и содержание методических материалов. Что касается опыта использования этих программ (кроме 2-3 наиболее распространенных наименований), то он является разрозненным и трудно обобщаемым.

Информационная технология открывает для учащихся возможность лучше осознать характер самого объекта, активно включиться в процесс его познания, самостоятельно изменяя как его параметры, так и условия функционирования. В связи с этим, информационная технология не только может оказать положительное влияние на понимание школьниками строения и сущности функционирования объекта, но, что более важно, и на их умственное развитие. Использование информационной технологии позволяет оперативно и объективно выявлять уровень освоения материала учащимися, что весьма существенно в процессе обучения.

Учёными было рассмотрено применение электронной техники для составления контрольных работ, моделирования физических процессов и явлений, компьютеризации физического эксперимента, решения задач и проведения количественных расчетов, разработки учащимися алгоритмов и программ действий на базе компьютеров, осуществления самоконтроля и стандартизированного контроля знаний.

1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ЭЛЕКТРОННЫХ СРЕДСТВ ОБУЧЕНИЯ

1. 1 Требования к системе «электронный учебник»

В основу положим следующие принципы для среды электронных учебников.

Для эффективного функционирования человека в электронной системе обучения вне зависимости от задачи, решаемой исследователем, особое значение приобретают методы визуализации исходных данных, промежуточных результатов обработки, обеспечивающих единую форму представления текущей и конечной информации в виде отображений, адекватных зрительному восприятию человека и удобных для однозначного толкования полученных результатов. Важным требованием интерфейса является его интуитивность. Следует заметить, что управляющие элементы интерфейса должны быть удобными и заметными, вместе с тем они не должны отвлекать от основного содержания, за исключением случаев, когда управляющие элементы сами являются основным содержанием.

Требования к системе проектирования «электронного учебника»

Лёгкость в освоении и использовании данной среды для генерации электронных учебников достигается за счёт применения визуальных технологий и возможностью использования специалистом-предметником любых текстовых и графических редакторов для написания содержимого электронного учебника. Для удобства работы среда по генерации электронных учебников допускает разработку проекта по отдельным частям, что позволяет организовать работу над учебником нескольких специалистов-предметников.

Психолого-эргономические требования

Новые возможности вызывают развитие новых свойств программного обеспечения, особенно форм общения человека с ЭВМ. Необходимо обеспечить психологическую естественность деятельности пользователя с ЭВМ, адекватность программы целям и функциям обучения, удобство работы пользователя с ЭВМ и сохранение его здоровья. Психолояльность и эргономичность являются одними из важнейших характеристик качества ПС (программных средств), широко пропагандируемая и в настоящее время «дружественность программного обеспечения» как раз и предполагает наличие психолого-эргономической поддержки разработки программных средств.

Применение ПС расставляет особые акценты между психологической и эргономической поддержкой дидактических целей. Психологическая естественность в соответствии с возрастными возможностями пользователя теснейшим образом связана с обеспечением таких, эргономических требований, как воспринимаемость информации, выделение особых зон для особенной информации и т. п. В практике автоматизации вопросы проектирования деятельности будущего пользователя обычно решаются стихийно, в лучшем случае на основе опыта авторов системно-технического обеспечения, а чаще всего исходя из случайных соображений. Более того, проект деятельности пользователя не входит в состав документации на автоматизированную систему, не является законченным продуктом ее разработки. И как следствие отсутствуют психологически и эргономически обоснованные решения по таким важным вопросам, как определение класса решаемых пользователем задач, проектирование языка его взаимодействия с ЭВМ, выбор вида диалога, разработка дисплейных форматов, что приводит, как правило, к низкой мотивации у пользователей при решении задач с применением ЭВМ, к снижению эффективности их деятельности, повышенной утомляемости, к возникновению трудностей в освоении средств вычислительной техники.

Предложен проектный программно-исследовательский подход к созданию психолого-эргономического обеспечения технических и программных средств деятельности пользователя. Начальный этап разработки проекта деятельности пользователя ЭВМ включает следующие проектные, системотехнические, психологические и эргономические моменты:

- системно - психологические характеристики пользователя;

- логико-психологическое описание класса решаемых с помощью ПС задач;

- перечень программных поддержек основных стандартных процедур решения указанных задач;

- описание структуры компьютеризированной деятельности, включающее те действия, процедуры, средства реализации, эффективные стратегии осуществления информационных технологий.

Следует учитывать индивидуальные различия пользователей, в частности предусматривать возможность получения информации различной степени подробности.

При выборе форм представления информации на экране компьютера необходимо исходить не только из содержания учебной деятельности, но и из тех возможностей, которые предоставляет компьютер для: реализации эффективных стратегий решения и достижения таких целей, которые при «ручной» технологии оказываются недостижимыми.

В связи с особым ритмом общения человека с ЭВМ особую роль приобретает проблема понимания текстов. Это касается не только понимания текстов программ, но и понимания тех текстов, которые предъявляются пользователю на экране компьютера. Необходимо исследовать, как приобретаются новые навыки и умения при использовании такого нового средства, как компьютер.

При разработке ПС эргономические требования могут быть представлены к процедуре взаимодействия пользователя с ЭВМ; видам диалога пользователя с ЭВМ; проектированию дисплейных форматов; контролю ошибок пользователя; временным параметрам диалога пользователя с ЭВМ; организации информации на экране; кодированию информации на экране; языкам взаимодействия пользователя ЭВМ.

Можно выделить целый ряд эргономических требований к организации информации на экране:

- информация, предъявляемая на экране, должна быть понятной, логически связной, распределенной на группы по содержанию и функциональному назначению;

- при организации информации на экране следует избегать избыточного кодирования и неоправданных, плохо идентифицируемых сокращений;

- рекомендуется минимизировать на экране использование терминов, относящихся к ЭВМ, вместо терминов, привычных для пользователя;

- не следует для представления информации использовать краевые зоны экрана;

- на экране должна находиться только та информация, которая обрабатывается пользователем в данный момент.

В современных программных средствах используется ряд приемов для выделения части информации на экране: переструктурирование информации и выделение зон, окон для выделяемой части информации, а также инверсное изображение для части информации и различные эффекты, привлекающие внимание пользователей (мелькание и др. ) . Использование этих приемов должно быть психологически обосновано особенно для ПС, функционально обусловлено и эргономично.

Рекомендуется: вопросно-ответные сообщения и подсказки помещать в верхней части экрана, выделяя явным образом отведенную для этого зону, например: отделяя ее горизонтальной линией от основной информации на экране; различные виды сообщения необходимо отделять друг от друга, в зоне вспомогательной информации. Например, можно рекомендовать применять инверсное изображение для подсказок; зоны размещения на экране вспомогательной информации должны быть четко идентифицируемы - зона подсказок, зона комментариев, зона управляющих сообщений, зона для сообщений об ошибках; при зонировании экрана допускается изменение масштаба знаков в отдельной зоне; эффекты, привлекающие внимание пользователя ПЭВМ (мелькание, повышенная яркость, обратный контраст), следует применять строго в соответствии с проектом деятельности пользователя, только в тех случаях, когда, это необходимо и психологически обосновано.

1. 2 Структура электронного учебника

Простейшим электронным учебником может являться конспект лекций преподавателя, набранный им самим (или даже студентами с целью размножения хорошего конспекта в большом числе экземпляров при минимальных затратах) и размещенный на студенческом сервере или на другом общедоступном электронном узле. Однако такой учебник, по существу, ничем не отличается от размноженного печатным методов конспекта и в нем никак не использованы специфические возможности электронного издания.

Какие же это дополнительные возможности? Попытаемся их перечислить. Можно выделить главные из них и дополнительные. К главным особенностям можно причислить:

возможность построения простого и удобного механизма навигации в пределах электронного учебника;
развитый поисковый механизм в пределах электронного учебника, в частности, при использования гипертекстового формата издания;
возможность встроенного автоматизированного контроля уровня знаний студента;
возможность специального варианта структурирования материала;
возможность адаптации изучаемого материала учебника к уровню знаний обучаемого, следствием чего является резкий рост уровня мотивации обучаемого;
возможность адаптации и оптимизации пользовательского интерфейса под индивидуальные запросы обучаемого.

В традиционном учебном процессе средствами обучения, применяемыми при проведении интерактивных уроков, являются: учебники, учебно-методические пособия, справочники, дискеты с учебной информацией, записи на доске, плакаты, кинофильмы, видеофильмы, компьютерные обучающие системы, аудио- видео учебные материалы, слово преподавателя и мн. др.

Электронные издания учебного назначения, обладая всеми особенностями бумажных изданий, имеют ряд положительных отличий и преимуществ. В частности: компактность хранения в памяти компьютера или на дискете, гипертекстовые возможности, мобильность, тиражируемость, возможность оперативного внесения изменений и дополнений, удобство пересылки по электронной почте. Это - автоматизированная обучающая система, которая включает в себя дидактические, методические и информационно-справочные материалы по учебной дисциплине, а также программное обеспечение, которое позволяет комплексно использовать их для самостоятельного получения и контроля знаний.

К средствам обучения относят наглядные пособия, технические средства обучения, дидактические материалы и т. п. В последнее время существенно изменились средства обучения. В связи с появлением персональных компьютеров возник новый вид процесса проблемного обучения - проблемно-компьютерное обучение. Появление нового элемента (компьютера) в педагогической системе во многом может изменить ее функции и позволяет достичь нового педагогического эффекта.

Как и при внедрении всякого другого средства обучения, возникает ряд проблем, связанных с психолого-педагогическими условиями применения компьютера в процессе обучения. В то же время компьютер дает такие возможности информационного обеспечения учебного процесса, которых до сих пор никогда не было. Возникает серьезная многоаспектная проблема выбора стратегии внедрения компьютера в обучение, которая позволила бы использовать все его преимущества и избежать потерь, влияющих на качество педагогического процесса и затрагивающих развитие основных сфер человека. Поэтому прежде чем приступить к проектированию учебного процесса с использованием ЭВМ, преподаватель должен знать методику обучения с применением компьютера. Следовательно, правомерно ставить вопрос о новой технологии обучения, которая давала бы преимущества, компенсирующие затраты на приобретение ЭВМ и на овладение навыками работы с ней. Для этого нужен поиск принципиально новых перспективных решений использования компьютера как эффективного средства обучения.

Анализ научного знания позволяет систематизировать и выделить следующие функции компьютера в обучении:

- технико-педагогические (обучающие и управляющие программы, диагностирующие, моделирующие, экспертные, диалоговые, консультирующие, расчетно-логические) ;

- дидактические ( компьютер как тренажер, как репетитор, как ассистент, как устройство, моделирующее определенные ситуации; компьютер как средство интенсификации учебной деятельности, оптимизации деятельности преподавателя; компьютер как средство, выполняющее функции: оперативного обновления учебной информации, получения оперативной информации об индивидуальных особенностях обучающихся; компьютер как средство корректировки, контроля и оценки их деятельности, ее активизации и стимулирования) .

Задача педагогики в этой связи состоит в том, чтобы определить и обеспечить те условия, при которых обозначенные функции действительно достигаются. На практике же эти условия или не выявлены, или не используются, поэтому и функции компьютера реализуются зачастую на примитивном (в педагогическом аспекте) уровне.

Не претендуя на абсолютную полноту, назовем следующие условия:

- взаимосвязь применения компьютера и целей, содержания, форм и методов обучения;

- сочетание слова преподавателя и применения компьютера;

- дидактическая структура компьютерного занятия;

- мотивационное обеспечение компьютерного занятия;

- сочетание компьютера и других ТСО.

Вычленение названных условий необходимо для того, чтобы найти разумное, дидактически обоснованное соответствие между логикой работы электронно-вычислительной машины и логикой развертывания учебной деятельности. В настоящее время вторая логика приносится в жертву первой, поэтому компьютеризация обучения не дает должного педагогического эффекта. Установка в школьном классе или вузовской аудитории электронно-вычислительных машин - есть не окончание компьютеризации, а начало компьютерного обучения. Рассмотрим подробнее его условия.

Взаимосвязь компьютера с основными компонентами педагогического процесса. Здесь важно вскрыть целесообразность применения компьютера и его сочетаемость с содержанием, формами и методами обучения. На сегодняшнем этапе применения компьютерного обучения выделены следующие цели применения компьютеров:

- по временному фактору: выигрыш во времени при контроле учащихся и их диагностировании, выигрыш в тиражировании и предъявлении контрольных и самостоятельных работ учащихся, обработка результатов и их оперативное доведение до каждого обучающегося и т. п. ;

- по степени “охвата” учащихся в учебном процессе: возможность массового обучения на этапе актуализации опорных знаний и способов действий, на этапе отработки репродуктивных умений и навыков;

- по реализации индивидуального подхода к учащимся: каждый работает с компьютером с учетом своего темпа и возможностей;

- по степени “механизации” педагогических операций: интенсификация работы учащегося при подготовке лабораторных и практических работ, работа компьютера в режиме тренажера, репетитора, работа с компьютером над лекционным материалом, на лабораторно-практических занятиях.

В представленном перечне целей видно, что используется только одна сторона компьютерного обучения - программированное обучение, но только на более совершенной технике. Практика использования систем программирования подтверждает правомерность такого набора целей при решении задачи формирования практических умений и навыков. Но технологии программированного обучения, по существу, дублируют традиционные методы обучения: оптимизируя операционные и регуляторные компоненты управления деятельностью учащегося, они существенно обедняют и даже разрушают другие ее компоненты (интеллектуальный, мотивационный, эмоциональный) . Поэтому использование целей программированного обучения необходимо, но недостаточно: оно достаточно лишь в узком спектре педагогических ситуаций, связанных с формированием навыков, но совершенно недостаточно в ситуациях развития основных сфер человека.

Инструментальные средства общего назначения предназначены для создания электронных продуктов пользователями не являющимися квалифицированными программистами. Инструментальные средства общего назначения, применяемые при проектировании электронных продуктов, как правило, обеспечивают следующие возможности:

формирование структуры;
ввод, редактирование и форматирования текста (текстовый редактор) ;
подготовка статической иллюстративной части (графический редактор) ;
подготовка динамической иллюстративной части (звуковых и анимационных фрагментов) ;
подключение исполняемых модулей, реализованных с применением других средств разработки и др.

К достоинствам инструментальных средств общего назначения следует отнести:

... продолжение

Вы можете абсолютно на бесплатной основе полностью просмотреть эту работу через наше приложение.