Содержание
Введение
1. Обзор подходов к разработке обучающих систем
1.1 Особенности и классификация программных комплексов
1.2 Обзор существующих программных средств для обучения
1.3 Обзор рейтинговых систем оценки знаний учащихся
2. Разработка принципов и структуры электронного практикума по информатике программный комплекс электронный практикум
2.1 Структура системы, назначение и описание модулей
2.2 Разработка рейтинговой системы оценки знаний учащихся
2.3 Системно-информационный подход к содержанию практикума
3. Построение электронного практикума по информатике
3.1 Проектирование практикума с использованием CASE-средств
3.2 Разработка практикума по информатике
3.2.1 Основные этапы разработки практикума
3.2.2 Алгоритмы работы
3.2.3 Реализация структуры интерфейса
3.3 Построение информационной модели данных
3.4 Содержание компьютерного практикума по информатике
4. Компьютерная реализация ЭП по информатике
4.1 Разработка структуры программной реализации ЭП
4.1.1 Основные требования к ЭП
4.1.2 Требования к функциональным возможностям
4.2 Описание программной реализации для студента
4.3 Описание программной реализации для преподавателя
4.4 Тестирование и оценка надежности ЭП
Заключение
Список использованных источников
Введение
Актуальность темы. В сфере образования на сегодняшний момент происходит активная автоматизация. Практически везде применяются какие-либо программные средства для улучшения качества контроля над процессом обучения. Они позволяют более детально и углубленно изучить процесс, даже если этого не позволяют имеющиеся возможности. Посредством различных лабораторных практикумов, к примеру, можно рассмотреть явление, которое в реальной жизни трудно наблюдать или требующее больших затрат. В условиях же обучения, к примеру, специалистов, программные средства приближают их к реальным условиям и готовят к тому, с чем предстоит иметь дело. По своей характеристике такие компьютерные комплексы очень многообразны. От простых электронных учебников до целых сложных и емких систем, таких как виртуальные электронные комплексы или системы, включающие целый курс какого-либо предмета с материалами, промежуточной и контрольной проверкой, лабораторными работами и практическими заданиями. Такое программное обеспечение делает рабочую программу для студентов и преподавателей более усовершенствованной, позволяет дать объективную оценку уровню знаний.
Цель данной работы: разработка системы, представляющей собой электронный практикум по информатике, который содержит в себе теоретический материал, практические задания для постепенного усвоения, промежуточную проверку в виде тестов, итоговый контроль и рейтинг студентов по успеваемости.
Задачи работы:
- разработка структуры и содержания электронного практикума по дисциплине «Информатика»;
- обзор методов для формирования рейтинга;
- разработка алгоритма работы;
- реализация электронного практикума.
Научная новизна работы:
- представлена функциональная структура и алгоритм работы программы;
- спроектирован модуль рейтинга студентов с учетом набранных ими баллов за каждую из проверочных работ и точек контроля, оценивающую, какую позицию по уровню успеваемости занимает каждый из обучаемых.
Практическая значимость работы: разработан электронный практикум по информатике с применением метода для формирования рейтинга студентов по итогам проверки их знаний, который может использоваться при обучении и тестировании учащихся.
Апробация работы. Все результаты работы были представлены на Межрегиональной научной конференции в рамках X Ежегодной сессии аспирантов и молодых учёных, проводившейся в г. Вологда в 2016 году.
Публикации. Основные результаты изложены в 2 работах.
Выпускная квалификационная работа состоит из четырех разделов.
В первом разделе рассматриваются подходы к разработке обучающих систем, их особенности, классификация, анализ существующих программных средств в образовании и рейтинговых систем.
Второй раздел включает в себя описание структуры системы и ее основных модулей, описывается разработка рейтинговой системы для обучаемых.
В третьем разделе рассматривается проектирование электронного практикума с построением диаграмм различных видов и уровней, дается характеристика основных этапов разработки программного комплекса, алгоритма его работы.
В четвертом разделе приводятся основные требования к функциональности системы, описывается клиентская часть, предназначенная для каждого из основных пользователей, студентов и преподавателей, дается оценка надежности электронного практикума.
1. Обзор подходов к разработке обучающих систем
1.1 Особенности и классификация программных комплексов
Необходимо рассмотреть, что собой представляет компьютерный комплекс для обучения. Согласно словам автор книги «Разработка компьютерных учебников и обучающих систем» Башмакова А.И. такие программные комплексы подразумевают под собой следующее:
«КСО - это программное средство (программный комплекс) или программно-технический комплекс, который предназначен для решения определенных педагогических задач, который имеет предметное содержание и ориентирован, прежде всего, на взаимодействие с обучаемым.
Приведенное определение фиксирует то, что КСО является средством, специально созданным для решения педагогических задач, т.е. использование в учебном процессе - его главное назначение.
Требования предметного содержания подразумевает, что КСО должен включать учебный материал по определенной ПО. Под учебным материалом понимается информация как декларативного (описательного, иллюстративного) характера, так и задания для контроля знаний и умений, а также модели и алгоритмы, представляющие изучаемые объекты и процессы. Наличие предметного содержания позволяет отделить КСО от вспомогательных средств, обеспечивающих техническую и методическую поддержку учебного процесса (электронные журналы успеваемости, мониторы для дистанционного контроля и консультирования) [1].
Ориентация на обучаемых означает, что они составляют базовую категорию пользователей, в расчете на которые определяются содержание и функции, воплощаемые в КСО, характеристика комплексов. Прочие участники учебного процесса (преподаватели, инструкторы, методисты) применяют КСО в своей профессиональной деятельности, но не входят в базовую категорию их пользователей».
Программные комплексы с момента своего появления претерпели множество изменений, что привело к возникновению и разделению на множество их различных видов.
Во-первых, КСО строились как электронные аналоги учебно-методических пособий на бумажных носителях. Этому основанию соответствуют автоматизированные учебники, задачники, справочники и т.п. Во-вторых, в КСО воплощались функции технических, но не компьютерных учебных средств: физических тренажеров и лабораторных установок. Так появились более универсальные, компактные и менее дорогостоящие компьютерные тренажерные системы и лабораторные практикумы. В-третьих, КСО соотносились с видами учебных занятий и мероприятий, на поддержку которых они ориентировались. Данная ориентация обусловила выделение мультимедийных лекций, автоматизированных контрольных работ, рубежных контролей. Наконец, в-четвертых, КСО ассоциировались с решаемыми с их помощью педагогическими задачами. Последнему аспекту соответствуют автоматизированные восстановительные курсы, системы контроля знаний.
Стоит упомянуть, что каждая технология имеет свои достоинства и недостатки. К безусловным преимуществам компьютерных средств для обучения относятся:
ѕ создание условий для самостоятельной проработки учебного материала (самообразования), позволяющих обучаемому выбирать удобные для него место и время работы с КСО, а также темп учебного процесса и более глубокая индивидуализация обучения и обеспечение условий для его вариативности;
ѕ возможность работы с моделями изучаемых объектов и процессов (в том числе тех, с которыми сложно познакомится на практике);
ѕ возможность представления и взаимодействия с виртуальными трехмерными образами изучаемых объектов;
ѕ возможность представления в мультимедийной форме уникальных информационных материалов (картин, рукописей, видеофрагментов, звукозаписей);
ѕ возможность автоматизированного контроля и более объективное оценивание знаний и умений;
ѕ возможность автоматической генерации большого числа не повторяющихся заданий для контроля и более удобного доступа к ней (гипертекст, гипермедиа, закладки, автоматизированные указатели, поиск по ключевым словам, полнотекстовый поиск);
ѕ создание условий для эффективной реализации прогрессивных психолого-педагогических методик (игровые и состязательные формы обучения, экспериментирование, «погружение» в виртуальную реальность).
Перечисленные достоинства характеризуют КСО в дидактическом и функциональном отношениях. К технологическим преимуществам КСО относятся: повышение оперативности разработки, более простое обновление и развитие, легкое тиражирование, более простое распространение.
Программные средства для обучения имеют также ряд недостатков:
ѕ необходимость иметь компьютер (в ряде случаев с выходом в сеть) и соответствующее программное обеспечение для работы программного обеспечения;
ѕ необходимость обладать навыками работы на компьютере;
ѕ сложность восприятия больших объемов текстового материала с экрана дисплея.
Иногда также нужно учесть недостатки, вызванные неграмотным проектированием и концептуальными недочетами, допущенными во время проектирования и разработки.
Разработчики КСО и преподаватели, применяющие их в своей практической деятельности, должны знать недостатки и стараться компенсировать их при создании и эксплуатации данных средств. Способы компенсации могут быть разными: техническими, организационными, методическими, дидактическими, функциональными [1].
Современная тенденция указывает на необходимость существования таких систем для обучения.
Виды КСО, как правило, соотносится не с отдельными задачами, а с группами наиболее коррелирующих задач.
Структура классификаций компьютерных средств показана на рисунке 1.1.
В зависимости от решаемых педагогических задач принято подразделять их на четыре класса: комплексные и вспомогательные, для теоретической и технологической подготовки, для практической подготовки.
Программные средства первого класса:
- компьютерный учебник (КУ) -- КСО для базовой подготовки по определенному курсу (дисциплине), содержание которого характеризуется относительной полнотой и представлено в форме учебника (книги).
- компьютерная обучающая система (КОС) -- КСО для базовой подготовки по одному или нескольким разделам (темам) курса (дисциплины).
- компьютерная система контроля знаний (КСКЗ) -- КСО для определения уровня знаний обучаемого (тестируемого) по данной дисциплине, курсу, разделу, теме или фрагменту ПО и его оценивания с учетом установленных квалификационных требований.
Следующих два вида средств используются для практической подготовки.
Компьютерный задачник (КЗ), или компьютерный практикум -- КСО для выработки умений и навыков решения типовых практических задач в данной ПО, а также развития связанных с ними способностей.
Компьютерный тренажер (КТ) -- КСО для выработки умений и навыков определенной деятельности, а также развития связанных с ней способностей.
Рисунок 1.1 Классификация компьютерных средств для обучения
Компьютерные комплексы как вспомогательные средства, способствующие решению задач теоретической, технологической или практической подготовки, но в самостоятельном качестве не достаточные для достижения соответствующих целей.
В свою очередь упомянутый выше класс следующие виды программных средств: компьютерный лабораторный практикум (КПП), компьютерный справочник (КС), мультимедийное учебное занятие (МУЗ).
В классе комплексных средств, покрывающих широкий круг педагогических задач, выделим два вида КСО: компьютерный учебный курс (КУК), компьютерный восстановительный курс (КВК). Наряду с которыми встречаются и другие виды комплексных средств, не показанные на схеме классификаций. Они либо объединяют компьютерные средства обучения разных видов, могут реализовывать функции, присущие им(например, таковыми являются тренажерно-обучающие системы).
Широкие, в содержательном плане, КСО, в целом покрывающие материал определенного учебного курса, называются интегральными. Интегральные КСО включают большой объем учебного материала или объединяют несколько средств одного вида. В результате появляется комплексное средство. Комплекс как единое средство должен обеспечивать централизованное управление учебным процессом и синхронизированное использование входящих в него КСО как звеньев системы.