Содержание
- ВВЕДЕНИЕ
- 1.1. Автоматизированные системы тестирования знаний
- 1.2. Актуальность темы
- 1.3. Постановка задачи
- 2.1. Математическое обеспечение темы «Кинематика точки»
- 2.2. Математическое обеспечение темы «Кинематика плоского движения тела »
- 3.1. Технические и программные средства
- 3.2. Решения по информационному обеспечению
- 3.3. Функциональная схема
- 3.4. Структурная схема
- 3.5. Схема движения данных системы
- 3.6. Схема работы системы
- 3.7. Пример работы программы
- 3.8. Работа программы в режиме «Упражнения»
- 4.1. Характеристика программного продукта
- 4.2. Оценка рынка сбыта программного продукта
- 4.3. Планирование научно-исследовательских работы
- 4.4. Расчет затрат на разработку научно-исследовательских работы
- 4.5. Расчет себестоимости и цены программного продукта
- 4.6. Расчет цены на научно-техническую продукцию
- 4.7. Расчет срока окупаемости
- 4.8. Экономические показатели
- 5.1. Анализ опасных и вредных факторов возникающих при работе с компьютером
- 5.2. Мероприятия по предотвращению и уменьшению влияния вредных факторов
- ЗАКЛЮЧЕНИЕ
- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ВВЕДЕНИЕ
Ценность информации и удельный вес информационных услуг в жизни современного общества резко возросли. Это дает основание говорить о том, что главную роль в процессе информатизации играет собственно информация, которая сама по себе не производит материальных ценностей. Под информацией (с общих позиций) будем понимать сведения о фактических данных и совокупность знаний о зависимостях между ними, то есть средство, с помощью которого общество может осознавать себя и функционировать как единое целое. Естественно предположить, что информация должна быть научно –достоверной, доступной в смысле возможности ее получения, понимания и усвоения; данные, из которых информация извлекается, должны быть существенными, соответствующими современному научному уровню.
Информационная среда включает множество информационных объектов и связей между ними, средства и технологии сбора, накопления, передачи, обработки, продуцирования и распространения информации, собственно знания, а также организационные и юридические структуры, поддерживающие информационные процессы. Общество, создавая информационную среду, функционирует в ней, изменяет, совершенствует ее. Современные научные исследования убеждают в том, что совершенствование информационной среды общества инициирует формирование прогрессивных тенденций развития производительных сил, процессы интеллектуализации деятельности членов общества во всех его сферах, включая и сферу образования, изменение структуры общественных взаимоотношений и взаимосвязей.
Одним из приоритетных направлений процесса информатизации современного общества является информатизация образования – внедрение средств новых информационных технологий в систему образования. Это сделает возможным:
- совершенствование механизмов управления системой образования на основе использования автоматизированных банков данных научно– педагогической информации, информационно-методических материалов, а также коммуникационных сетей;
- совершенствование методологии и стратегии отбора содержания, методов и организационных форм обучения, соответствующих задачам развития личности обучаемого в современных условиях информатизации общества;
- создание методических систем обучения, ориентированных на развитие интеллектуального потенциала обучаемого, на формирование умений самостоятельно приобретать знания, осуществлять информационно–учебную, экспериментально – исследовательскую деятельность, разнообразные виды самостоятельной деятельности по обработке информации;
• создание и использование компьютерных тестирующих, диагностирующих, контролирующих и оценивающих систем.
В своей дипломной работе я рассмотрела одну из сторон процесса информатизации образования – создание и использование на практике одной из форм обучения использующей автоматизированную систему тестирования знаний и умений. В ней исследуются возможности средств новых информационных технологий, условия, необходимые для их успешного использования, рассматривается и анализируется прикладное программное обеспечение необходимое для создания и дальнейшего использования компьютерных обучающих систем (КОП). Кроме этого, описываются этапы создания подобных электронных учебных пособий с учетом специфики конкретного учебного предмета (теоретической механики).
Использование такой системы позволит решить студенту некоторые вопросы:
- Снизить напряженность процедуры контроля знаний при работе с компьютером
- Иметь возможность осваивать и закреплять практический материал при работе с программой в режиме тренировки
Преподаватель будет иметь экономию времени в связи с автоматизацией процесса контроля знаний.
1.1. Автоматизированные системы тестирования знаний
1.1.1 Проблемы тестирования и автоматизированного тестирования знаний
Для активизации овладения новыми видами деятельности, знаниями и умениями ежегодно в области образования появляются сотни компьютерных обучающих программ (КОП), которые с успехом применяются в качестве средства обучения и оказывают помощь и в преподавании, и в изучении того или иного предмета. Это достигается за счет быстрого проведения расчетов, наглядного отображения и хранения результатов, занесения и быстроты выдачи информации, активизации визуального мышления и визуальной памяти обучаемого, возможности нетрадиционной постановки заданий и оперативного их выполнения. Компьютеры могут быть с успехом использованы на всех стадиях учебного занятия: они оказывают значительное влияние на контрольно-оценочные функции, придают ему игровой характер, способствуют активизации учебно-познавательной деятельности учащихся. Компьютерные технологии позволяют добиться качественно более высокого уровня наглядности предлагаемого материала, значительно расширяют возможности включения разнообразных упражнений в процесс обучения, а непрерывная обратная связь, подкрепленная тщательно продуманными стимулами учения, оживляет учебный процесс, способствует повышению его динамизма, что в конечном счете ведет к достижению едва ли не главной цели собственно процессуальной стороны обучения — формированию положительного отношения учащихся к изучаемому материалу, интереса к нему, удовлетворения результатами каждого локального этапа в обучении. Компьютерное обучение в настоящее время, не изменяя традиционной структуры учебно-познавательной деятельности, наполняет ее содержание новыми элементами. Преподаватели увидели в компьютере мощное средство обучения и стараются его применить в учебном процессе. Но у разработчиков КОП возникает множество проблем: от невозможности использования определенных методов подачи информации до сложности программирования педагогических задач.[1] Так что, мечтая создать универсальное средство, часто ограничиваются фрагментарными вставками программных продуктов в учебный процесс. Зачастую это возникает из-за отсутствия необходимой информации о возможностях КОП. Поэтому необходимо определить структуру и наиболее важные существенные требования, предъявляемые к КОП.
1.1.2 Структура компьютерных обучающих программ
Большинство КОП построены по следующей схеме: изложение материала, тренировка, контроль.
Программа может и не содержать все перечисленные пункты, а сводиться только к одному из них, и тогда она становится узконаправленной: демонстрационной, контролирующей или тренажером. Да и трудно придумать что-либо другое, поскольку общая структура определяется в конечном счете поставленными учебными целями.[4]
В связи со сказанным в структуре большинства КОП должна содержать следующие блоки:
- Информационно-теоретический блок, охватывающий основные сведения дисциплины или ее раздела.
- Информационно-справочный блок или информационно-справочную систему, позволяющую организовать быстрый доступ к основным определениям.
- Блок контроля знаний и обработки его результатов.
Информационно-теоретический блок — блок предъявления учебной информации — содержит набор экранов, на которых отражается весь объем учебного материала КОП. За кажущейся простотой подготовки материала этого блока стоит необычайно сложная проблема получения выигрыша от электронного помощника. Учитывая, что чтение книги или другого печатного текста более привычно и удобно, чем работа за монитором, рекомендуется избегать примитивной замены бумажной литературы на электронную.
Избавиться от книжного метода предъявления учебной информации можно путем использования следующих приемов:
Информацию выдавать в краткой форме, а полный текст предъявлять только по запросу, при этом обучаемые быстро выучат краткую форму, а полная версия заинтересует продвинутых студентов.
Шире использовать структурирование учебного материала и представлять его на экране не текстом, а в виде схем, графиков, мнемонических процедур.
При необходимости использовать ссылки на учебники, учебные пособия, справочники.
Разнообразить форму и порядок предъявления информации: например, двойной подсветкой выделять ключевые слова, использовать возможности фигурного заполнения экрана текстовым материалом, высвечивать не сразу весь текст, а с задержкой во времени, соответствующей рациональному темпу чтения.
Перечисленный набор не претендует на полноту, но психологически очень важно осуществить переход от интересности по форме к более глубокому интересу по содержанию.
В современной образовательной практике тестирование в основном используется для измерения учебных достижений учащихся, проведения качественного и количественного анализа результатов их учебно-познавательной деятельности. По большей части использование тестов в учебном процессе связано с многочисленными достоинствами тестов, простотой их применения и интерпретации результатов тестирования, а также с возможностью их компьютеризации.
Компьютерные обучающие тесты должны отличаться по своей структуре от контролирующих тестовых программ, в соответствии со своими целями и задачами в учебном процессе. В отличие от контролирующих тестов, где неизменно присутствует оценка знаний, умений и навыков, которая нередко приводит к стрессу, страху потери рейтинга перед соучениками и перед самим собой, обучающие тесты должны опираться принцип накопления успеха при освоении знаний. Иначе говоря, в обучающем тестировании должна присутствовать не «вычитательная», а накопительная система баллов, что повышает мотивацию к обучения за счет усиления эмоциональной компоненты. Кроме того, уход от обычной оценки знаний снижает стресс при постоянном применении обучающих и развивающих тестов в учебном процессе.
Основными принципами построения тестовых обучающих программ являются:
- Изменение способа расчета результирующей оценки. Результатом работы является общее количество баллов, которое удалось набрать за время работы с программой. Количество этих баллов выражает лишь степень овладения материалом, а не уровень способностей тестируемого.
- Цикличность обучающей тестовой программы и отказ от временных ограничителей. Каждый благополучно освоенный цикл вопросов предоставляет возможность перехода на более высокий уровень. Возможен также переход на более низкий уровень при низкой оценке пользователем своих способностей.
Построенная по такому принципу тестовая программа стимулирует познавательную активность учащихся, способствует развитию таких когнитивных способностей как память, внимание, логическое мышление, способностей к анализу, классификации, систематизации и обобщению учебного материала.[3],[7],[15].
1.1.3. Обзор существующих КОП
Типология тестов
Одна из задач обучения – обеспечение контролируемости результатов обучения Большинство российских специалистов отмечают необходимость использования тестов для контроля усвоения полученных студентами знаний.
В то же время до сих пор некоторые из них полагают, что тестирование – некачественный и необъективный способ проверки знаний.
Утверждения имеют определённые основания. Согласно опросам, четверть преподавателей вузов России предпочитает вести традиционный диалог со студентами. Это объясняется, например тем, что средний возраст профессорско-преподавательского состава превышает 50 лет. Другое основание связано с различием в подходах преподавателей и специалистов к созданию систем контроля знаний.
Данная тема не входит в сферу рассматриваемых проблем. Однако никто не отрицает, что контроль усвоения знаний с помощью компьютерных программ позволяет:
- выявлять обученность студентов и усвоение ими учебного материала;
- определять уровень их теоретических знаний, а преподавателям – получать информацию о достижении цели обучения, совершенствовать преподавание соответствующих дисциплин и т.п.
Важным преимуществом тестов является устранение субъективизма тестирующего, возможность оперативного получения объективных сведений и т.д.
Применение активных методов обучения требует от преподавателей значительной предварительной интеллектуальной работы по подготовке учебно-методических пособий, формированию заданий, контрольных вопросов и вариантов ответов на них. Понятно, что невозможно типизировать тест по вопросу, это необходимо делать по варианту ответа.
Общеизвестны такие формы вариантов ответов, как:
- открытая,
- закрытая или выборочная,
- на соответствие,
- открыто-закрытая и др.
Наиболее распространены тесты с закрытой формой ответов. Недостатки их общеизвестны.
По поводу выборочного типа ответа автор книги «Обучающие программы» В. И. Карлащук замечает, что правильный ответ может быть дан в том случае, когда учащийся узнал его среди других, то есть он может не знать ответа на поставленный вопрос, а узнать его. Понятно, что в случае узнавания студент проявляет меньшую мыслительную активность, чем в случае припоминания, не говоря уже о рассуждении. Возможно также и случайное угадывание правильного ответа. Из-за этого и ряда других недостатков некоторые педагоги часто негативно относятся к компьютерному контролю с выборочными ответами. Однако, с точки зрения В. И. Карлащука, при умелом составлении контролирующих программ эти недостатки можно свести к минимуму.[20]
Хотя, по словам Н. Ф. Талазиной степень активность студентов определяется не формой конечного ответа, а характером деятельности, которая к ней приводит , однакл , на наш взгляд, форма ответа, зависящая от типа задания , может существенно повлиять именно на характер деятельности студента. Задания, допускающие выбор из нескольких вариантов, вопреки желанию их составителю, невольно заставляют студентов думать скорее не о поиске правильного ответа, а о выборе, сопоставлении и сравнении. Форма предъявления задания не может навязывать форму протекания мыслительной деятельности студента, который начинает сравнивать готовые варианты ответа, отыскивая в них «слабые» и «сильные», на его взгляд, стороны. Таким способом невозможно принудить учащегося приступить к рассуждению «с самого начала», с поиска сути задаваемого вопроса, поскольку целью его деятельности в этом случае является не ответ, а выбор.[23]
Ныне приветствуются тесты с открытой (конструируемой) формой ответов, когда обучаемый вводит с клавиатуры ответ, а программа осуществляет его сравнение с эталонными данными из БД и выдаёт соответствующую оценку.
Для создателей тестов эта форма не сильно отличается от предыдущей, поэтому подобные системы используются редко. Кажущийся интерактивный диалог с обучаемым достигается за счёт усложнения программы. При этом для выполнения данной работы от преподавателя требуется гораздо больше усилий, необходимо учитывать все возможные варианты ответов и т.д. В результате нет уверенности, что идентифицированный программой неправильный ответ тестируемого, действительно является таковым.
Следует искать компромиссный вариант решения данной проблемы.
Специалисты отмечают, что «решение этих… задач во многом зависит от мастерства, подготовленности педагогов к работе в условиях лавинообразного нарастания потока информации, педагогов, которые могут и должны стать на уровень современных методов представления, поиска и переработки информации». Дальнейшее развитие тестов зависит от: 1) развития программно-технических средств; 2) разработанности соответствующих методик; 3) готовности преподавателей участвовать в процессах подготовки баз вопросов и ответов на них и др.
Среди недостатков существующих систем тестирования специалисты отмечают: трудности формализации вопросов и ответов, требующих логических выводов и др.; необходимость чётко формулировать вопросы и ответы, избегая двусмысленного их толкования , важность формирования у обучаемых понимания и осознания изучаемой предметной области и др.
Предлагается вариант компромиссной системы тестирования, заключающийся: в использовании закрытой формы ответов вариантами от 4-х значений; в специальном методе формирования вопросов, для ответа на которые обучаемые должны уметь логически мыслить; в разном весе ответов и др.
Предлагается от 4 до 6 (7) вариантов ответов, единых для любого количества вопросов. Кроме ответов «Да» и «Нет», рекомендуется использовать следующие: «Слишком узкая или широкая формулировка», «Правильным является первый (или – второй) элемент» и т.д. При этом мышление отвечающего направляется на решение задачи, а не на угадывание, подсказки и т.п. Некоторые формулировки вопросов стимулируют выбор несколько вариантов ответов, но сообщить программе свой выбор можно лишь на один из них. Программа, с учетом веса ответа, определяет количество баллов, полученных отвечающим. В систему можно ввести комментарии для режима самоконтроля и рекомендации по результатам ответа на все вопросы теста.[21]
Кроме характеристик надёжности и валидности, такие тесты позволяют отрабатывать элементы будущих систем контроля усвоения знаний, помогая создавать новые системы; способствуют включению преподавателей в процесс создания систем контроля для различных предметных областей.
Из всего сказанного следует сделать вывод, что, не отказываясь полностью от использования задания выборочного типа, необходимо думать о расширении разнообразия типов заданий. Только такой подход может в конечном итоге способствовать развитию творческой деятельности учащегося.
Главным в процедуре контроля был, есть и будет задаваемый вопрос. Вопросы должны вызывать у студента интерес к выполнению задания, активизировать их мыслительную деятельность. Только использование при автоматизированном контроле действительно хороших, умных вопросов способно оказать положительное влияние на учебный процесс.
Анализ существующих КОП
В процессе подготовки дипломного проекта мною были рассмотрены следующие программы:
Компьютерная обучающая программа по курсу «Статистическая теория радиосистем» тема: «Обнаружение сигналов»
Программа представляет собой приложение к разделу «Обнаружение сигналов» учебного пособия по курсу «Статистическая теория радиосистем». Спецификой данного курса является высокая степень формализации процессов, протекающих в приемных устройствах при оптимальном приеме сигналов, что затрудняет понимание студентами физического смысла, содержащегося в приводимых в процессе чтения лекций математических выражениях. Целью разработки данной программы являлось обеспечение физической наглядности процессов прохождения смеси сигнала и шума через узлы оптимального обнаружителя сигналов, установление соответствия математических выражений реальным процессам. Методически данная программа предназначена для проведения практического занятия по теме «Обнаружение сигналов», а так же для использования студентами в процессе самостоятельной работы над курсом после прослушивания лекций и ознакомления с учебным пособием, в том числе, и при подготовке к экзамену. Поэтому приводимые в программе формулы даются без выводов, как известные уже студенту из лекций и учебного пособия.
Программа состоит из шести обучающих и одного экспериментального разделов:
- Постановка задачи;
- Критерии оптимальности обнаружения
- Структура оптимального обнаружителя;
- Вероятности ошибок обнаружения;
- Построение кривых обнаружения;
- Обнаружение сигнала с неизвестной фазой;
- Экспериментальная часть.
В первом разделе «Постановка задачи» приводится постановка задачи оптимального обнаружения точно известного сигнала.
Во втором разделе «Критерии оптимальности обнаружения» показываются возможные ситуации, возникающие при обнаружении сигналов. Поясняются причины возникновения ошибок первого и второго рода. Вводятся критерии оптимальности обнаружения и объясняется в какой ситуации какой критерий целесообразно применять.
Третий раздел «Структура оптимального обнаружителя» посвящен доказательству того, что оптимальным является корреляционный обнаружитель. В заключении студентам предоставляется возможность наблюдать эпюры напряжений в различных точках схемы оптимального обнаружителя, меняя при этом отношение сигнала к шуму и величины порога, отключая и подключая ко входу обнаружителя сигнал и шум по отдельности.
В четвертом разделе «Вероятности ошибок обнаружения» объясняется как формируются ошибки обнаружения сигнала и демонстрируется процесс их вычисления. Показывается от чего зависят вероятности ошибок и как определяется потенциальная помехоустойчивость обнаружения при различных критериях оптимальности.
Пятый раздел «Построение кривых обнаружения» посвящен объяснению того, что собой представляют кривые обнаружения, как они рассчитываются и строятся, для чего применяются. Студентам предоставляется возможность, вводя различные значения допустимой величины вероятности ложной тревоги, построить семейство этих кривых. Кроме того, студент может, задав допустимые значения вероятностей ложной тревоги и пропуска сигнала, определить по кривой обнаружения величину порогового сигнала.
В шестом разделе «Обнаружение сигнала с неизвестной фазой» наглядно демонстрируется, что происходит в оптимальном (для точно известного сигнала) обнаружителе, если на его вход подавать сигнал с неизвестной начальной фазой. Показывается, что в этом случае необходимо использовать квадратурный приемник, вычисляющий не сам корреляционный интеграл, а его модуль. Показываются эпюры напряжения в различных точках схемы квадратурного приемника при подаче на его вход только одного сигнала с неизвестной начальной фазой и смеси этого сигнала с шумом.
Седьмой раздел «Экспериментальная часть» служит для проведения студентами экспериментальных (путем моделирования) исследований потенциальной помехоустойчивости обнаружителя при заданных преподавателем условиях и проверки полученных результатов по расчетным соотношениям. Преподавателем могут быть заданы: априорные вероятности наличия и отсутствия сигнала, отношение сигнала к шуму и величина порога. Исследования проводятся путем подачи на вход обнаружителя десяти серий последовательностей смеси сигнала с шумом и одного шума. Количество импульсов в серии может устанавливаться студентом. При этом определяются вероятности ошибок обнаружения отдельно для каждой серии и средние вероятности для десяти серий. На экран при этом выводятся теоретические условные плотности вероятностей корреляционного интеграла при наличии и при отсутствии сигнала, и соответствующие им, экспериментально полученные гистограммы. Полученные при моделировании результаты студент может проверить по расчетным данным, задавая при этом те же параметры обнаружителя, что и при проведении эксперимента
Компьютерная обучающая система «Английский язык для инженеров»
Данная обучающая программа используется для изучения английского языка в техническом вузе. Обучение делится на три части
- Теория
- Тренажер
- Разговорные темы
Раздел «Теория» затрагивает все темы, указанные в образовательной программе, такие как: части речи, времена английского глагола, предложения и др.
Темы разбиты на более мелкие подтемы для удобства изучения материала. после прохождения обучение можно пройти контроль знаний в разделе «Тренажер»
При нажатии кнопки Начать экзамен на нижней панели запускается тренажёр экзамена. Задания разделены на 3 раздела.
Раздел 1. Аудирование.
В этом разделе необходимо прослушать аудиозапись диалога или монолога и выполнить предложенные задания. Раздел включает 14 заданий, из которых первое – на установление соответствия и 13 заданий с выбором правильного ответа. Прослушать аудиозапись можно только два раза.
Раздел 2. Чтение.
В этом разделе предлагается прочитать текст и выполнить предложенные задания. Раздел включает 9 заданий, из которых 2 задания на установление соответствия и 7 заданий с выбором правильного ответа из четырех предложенных.
Раздел 3. Грамматика и лексика.
В данном разделе проверяются знание теоретического материала (грамматики) и лексический запас экзаменуемого. Раздел включает 22 задания, из которых 14 заданий с кратким ответом и 8 заданий с выбором правильного ответа из четырех предложенных.
Количество вопросов и время экзамена
При каждом вызове Экзамена формируется уникальный набор экзаменационных вопросов, выбираемых случайным образом из общей базы для данного предмета.
На прохождение Экзамена также отводится определенное время (3 часа). Вверху экрана находится таймер с обратным отсчетом. По истечении указанного времени Экзамен автоматически завершается и открывается экран Отчета.
Так же существует третий большой раздел «Разговорные темы», в котором содержатся такие темы:Russia. Geographical Position and Political System, The Capital of our Country — Moscow, Education in Russia, Famous Russians и др.
1.2. Актуальность темы
В нашем ВУЗе, как в большинстве других, контроль знаний осуществляет преподаватель. Образовательная программа, вопросы к экзаменам, зачетам, перечень учебных изданий: все это указано в учебно-методическом комплексе, которым пользуется преподаватель
,когда дает знания и проверяет уровень их усваивания студентом. Контроль знаний проходит в письменном или устном виде. Поэтому было принято решение автоматизировать этот процесс, создав автоматизированную систему тестирования знаний и умений студентов.
1.3. Постановка задачи
При создании автоматизированной системы к ней были предъявлены следующие требования:
- Обеспечение защиты информации, разделение доступа к системе преподавателя и обучаемого.
Для ограничения несанкционированного использования программы необходимо разделить права пользователей. В качестве пользователей программного продукта выступают преподаватель и студент.
Пользователь-преподаватель имеет право просматривать содержимое БД результатов тестирования, создавать, редактировать и удалять содержимое БД задач и БД ответов.
Пользователь-студент имеет право только работать с программой в режимах контроля знаний и тренировки.
Данные по прохождению тестирования сохраняются в БД результатов тестирования.
- Эргономически и психологически обоснованный интуитивный графический интерфейс.
Интерфейс КОП — это все то, с помощью чего обучаемый общается с программой.
Организация интерфейса — очень важное потребительское свойство программного продукта учебного назначения. Предполагается, что с программой работает неквалифицированный пользователь, а число сеансов работы с одной программой обычно относительно невелико, так что особое значение приобретает быстрота и легкость освоения управлением программой. Поэтому необходимо обеспечить возможность сконцентрироваться на изучаемом предмете и как можно меньше думать о способах общения с компьютером. Кроме того, интерфейс должен отражать специфику изучаемой дисциплины, в частности адекватно отображать и воспринимать принятый в дисциплине язык.
К признакам качественного интерфейса можно отнести следующие свойства:
- легко воспринимаемый с экрана, логично организованный текст;
- отображение на экране только необходимой информации;
- использование графической информации для пояснения вербальных утверждений;
- мотивированное чередование стилей оформления.
Особое внимание нужно обратить на дизайн главной страницы. Она должна быть связующим звеном между различными разделами учебника и позволять без проблем перейти к любому из них. Для этого на странице должны присутствовать:
- Название ВУЗа.
- Название курса, по которому сделана система.
- Список (меню) основных разделов учебника или ссылка на него.
- Вызов помощи по работе с учебником.
- Ссылка на информацию об авторах.
На каждой странице учебника в обязательном порядке должны присутствовать две навигационные панели: в начале и в конце странице. Эти панели призваны обеспечивать навигацию внутри текущего раздела учебника и содержать, по крайней мере, 4 кнопки для перехода:
- на предыдущую страницу раздела,
- на последующую страницу
- к оглавлению (меню) раздела.
Дизайн электронного учебного пособия должен отвечать его назначению. Если это моделирующая программа, ЭУ для детей или электронное пособие по гуманитарным наукам (например, культурологии), то допустимы яркие цвета и большое количество графики и иллюстраций. В остальных случаях более уместно будет выглядеть строгий дизайн и неяркие цвета.
Черный текст на белом фоне — это стандартный, но не самый лучший вариант для учебника, поскольку сильный контраст цветов влечет дополнительную утомляемость обучаемого. Избежать этого можно простым подбором цветовой пары текст-фон. Для цвета основного текста лучше подходит универсальный черный, хотя возможны и варианты (темно-коричневый, темно-синий и так далее). Для фона следует использовать мягкие пастельные тона, причем лучший визуальный эффект дает не сплошная заливка фона выбранным цветом, а мягкий расфокусированный текстурный фон. В пределах одного тематического раздела цвет и текстура фона должны оставаться постоянными для всех страниц.
При выделении (смысловом акцентировании) фрагментов текста не следует применять резко контрастирующие с основным текстом цвета.
Можно интенсифицировать процесс восприятия учебного материала, учитывая особенности человеческого мышления и используя различные способы оформления электронного учебника или КОП.
На процесс восприятия (а значит, и понимания) текста, расположенного на экране дисплея, влияет целый набор факторов:
- ширина текстовой зоны,
- способ выравнивания текста,
- его расположение на экранной странице,
- начертание, стиль и размер шрифта
Восприятие текста идет значительно эффективнее, если глаз может сразу охватить не отдельные слова или обрывки фразы, а целую строку, законченный фрагмент или, в идеале — абзац. Применительно к тексту на экране дисплея и с учетом технических ограничений, рассмотренных выше, это приводит к тому, что
- ширина текстовой зоны должна быть в пределах 540*570 pix,
- текстовая зона должна центрироваться по горизонтали,
- размер шрифта должен быть не менее 12 пунктов.
Использовав эти требования, получаем систему в которой не просто необходимо работать, а ещё и приятно.[10]
- Наличие двух режимов работы программы «Контроль» и «Упражнения».
Предполагается, что студент имеет представления о предмете и хорошо знает теорию. В режиме работы программы «Упражнения» студент проходит тестирование, в котором он может проверить правильность ответа при нажатии кнопки «Проверить». Если ответ неправильный появляется сообщение об ошибке с предложение с помощью справки изучить теорию. Если обучаемый согласен повторить материал и нажимает кнопку, ему предлагается пройти курс снова.
Если студент не хочет проверять правильность ответов, он отвечает на все вопросы, получает сообщение о количестве правильных ответов и может приступать к контролю знаний. В режим «Контроль» можно войти без прохождения режима «Упражнения». При ответе на вопросы теста система сверяет ответы введенные с правильными ответами, внесенными в БД ответов. По окончании тестирования появляется сообщение о количестве правильных ответов.
- Наличие системы ввода ответов трех видов (выбор из предложенных вариантов, числовой, формульный).
Как уже было написано выше студенту на выбор должно быть предложено от 4 до 7 вариантов ответов для того, чтобы обучаемый решал задачу, а не подбирал вариант ответа. Числовой ответ обучаемый вводит после выполнения задания устно или на бумаге. Формульный ответ вводят в задачах, в которых задание формулируется типа: «…напишите ответ в формульном виде». Формульный и числовой ответ используются для проверки истинности знаний студента, когда даются варианты ответа вероятность истинности снижается.
- Возможность включения при подготовке ответов калькулятора.
Поскольку среди ответов есть числовые, студенту приходится решать задачу устно или на бумаге. не у всех студентов с собой есть калькуляторы, и вызывать через «Пуск» не всегда удобно, в программе имеется ссылка на калькулятор.
- В режиме упражнений возможность получения студентом справок при затруднениях.
Упражнения в отличие от контроля дает студенту возможность получения справки при неправильном ответе. Выбранный или введенный ответ сравнивается с правильным ответом, находящимся в БД ответов. При необходимости в прочтении справки вызывается учебный материал, находящийся в БД задач.
- Сохранение результатов тестирования.
Перед тестированием студент вносит свои данные (номер группы, фамилию, имя, отчество), если обучаемый набирает более 60 % правильных ответов, его данные заносятся в БД результатов тестирования.
- Открытость системы для преподавателя, возможность для модификации учебного материала.
Преподаватель может изменить учебный материал, изменить вопросы, их количество,
внести новые правильные ответы и т. д.
2.1. Математическое обеспечение темы «Кинематика точки»
2.1.1 Векторный способ задания движения
Положение точки М может быть задано ее радиус-вектором, проведенным из некоторой неподвижной точки О. При движении точки М этот вектор изменяется по модулю и направлению, являясь, следовательно, векторной функцией времени.
2.1.2 Координатный способ задания движения
Уравнения движения точки в координатной форме задаются:
x=f1(t); y=f2(t); z=f3(t) (2.3)
где x, y, z – координаты движущейся точки М.
Уравнения движения одновременно являются уравнениями траектории АВ точки М в параметрическом виде (время t – параметр). Для того, чтобы найти уравнение траектории в координатной форме надо из уравнений движения исключить время t.
Скорость точки в данный момент времени находится по проекциям скорости на соответствующие оси координат.
2.1.3 Естественный способ задания движения
Этот способ используют, когда известна траектория АВ движения точки. Кроме траектории точки, при таком способе, задают начало О и направление отсчета положительных (+) дуговых координат S, определяющих положение точки М на траектории, а уравнение движения точки в естественной форме как функцию дуговой координаты от времени:
S=f(t) (2.9)
Вектор скорости точки всегда направлен по касательной к траектории в сторону движения (в сторону возрастания дуговой координаты, если модуль скорости положительный (v> 0), или в обратную сторону, если v< 0).
При естественном способе задания движение точки обычно рассматривают в естественных осях.
Естественными осями по отношению к траектории в данной точке являются касательная , главная нормаль n, бинормаль . Эти оси попарно образуют координатные плоскости (грани естественного трехгранника):
Скорость точки всегда направлена по касательной , ускорение точки всегда расположено в соприкасающейся плоскости.
2.2. Математическое обеспечение темы «Кинематика плоского движения тела»
2.2.1 Теорема о скоростях точек плоской фигуры
Скорость любой точки В плоской фигуры геометрически складывается из скорости какой-нибудь другой точки А, принятой за полюс, и скорости, которую точка В получает при вращении фигуры вокруг этого полюса.
Модуль скорости точки В (или любой другой точки плоской фигуры) можно найти следующими способами:
1. графически (по правилу треугольника или параллелограмма);
2. аналитически, используя теорему косинусов:
3. способом проекций.
Основная теорема кинематики твердого тела (теорема о проекциях скоростей):
проекции скоростей двух точек твердого тела на ось, проходящую через эти точки, равны друг другу, т.е.
2.2.2 Определение скоростей точек плоской фигуры с помощью МЦС
Мгновенным центром скоростей (МЦС) называется точка плоской фигуры, скорость которой в данный момент времени равна нулю. Понятие МЦС удобно использовать для практического определения скоростей точек плоской фигуры.
Если известно положение МЦС для плоской фигуры, то плоское движение можно считать вращательным в данный момент времени относительно проходящей через МЦС оси.
По модулю скорость любой точки В плоской фигуры:
vB= wh (2.21)
где h – расстояние от точки В до мгновенного центра скоростей.
2.2.3 Методы нахождения положения мгновенного центра скоростей
Известна скорость какой-либо точки А и угловая скорость плоской фигуры. Вектор скорости точки А повернуть на 90 градусов по направлению вращения и отложить на по ученном перпендикуляре отрезок.
Известно, что тело катится без скольжения по неподвижной поверхности или плоскости. МЦС находится в точке контакта тела с неподвижной поверхностью.
Известны направления скоростей двух точек A и B.МЦС найти на пересечении перпендикуляров к направлениям скоростей в соответствующих точках.
Известны скорости двух точек A и B, причем они перпендикулярны АВ и направлены в разные стороны: МЦС находится в точке пересечения прямой АВ и прямой, соединяющей концы векторов скоростей точек A и B, отложенных в масштабе.
Известны скорости двух точек A и B, причем они перпендикулярны АВ и направлены в одну сторону: МЦС находится в точке пересечения прямой АВ и прямой, соединяющей концы векторов скоростей точек A и B, отложенных в масштабе.
Известны скорости двух точек A и B, перпендикулярные АВ, направленные в одну сторону и равные по модулю: МЦС находится в бесконечности, тело совершает мгновенно — поступательное движение.
2.2.4 Теорема об ускорениях точек плоской фигуры
Ускорение любой точки В плоской фигуры геометрически складывается из ускорения какой – нибудь другой точки А, принятой за полюс, и ускорения, которое точка В получает при вращении фигуры вокруг этого полюса.
Нормальное ускорение направлено от точки В к полюсу А.
Касательное ускорение направлено перпендикулярно в сторону вращения плоской фигуры, если вращение ускоренное, и в обратную сторону, если вращение замедленное.
При определении ускорений точек плоской фигуры на касательную и нормальную составляющие часто приходится раскладывать и ускорение полюса А, а иногда – и искомое ускорение точки В. Тогда теорема об ускорениях точек плоской фигуры примет развернутый вид:
Таким образом, для определения ускорения произвольной точки В необходимо знать ускорение какой — либо точки плоской фигуры А, принимаемой за полюс, мгновенную угловую скорость плоской фигуры и ее мгновенное угловое ускорение.
Модуль ускорения точки В (или любой другой точки плоской фигуры) можно найти следующими способами:
1. графически;
2. аналитически (способом проекций).