ПРОЕКТИРОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА ЭЛЕКТРОННОГО УЧЕБНОГО КУРСА ПО ДИСЦИПЛИНЕ

«НАЧЕРТАТЕЛЬНАЯ ГЕОМЕТРИЯ, ИНЖЕНЕРНАЯ ГРАФИКА»

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение

Глава I Теоретические основы проектирования и разработки ЭУК

1.1      Проектирование ЭУК: сущность, этапы, содержание, структура

1.2      Требования к техническому исполнению ЭУК

Выводы к главе I

Глава II Техническая составляющая проектирования и разработки ЭУК

2.1 Анализ предметной области дисциплины

2.2 Программа Teach Book Lite

2.3 Результаты итогового тестирования

Выводы к главе II

Заключение

Список литературы

Приложение

Введение

Актуальность исследования. Разработка электронного учебного курса в настоящее время является актуальным направлением в развитии информационных технологий, направленных на помощь преподавателю и студенту в образовательном процессе.

Мы исходим из основного положения о том, что «всестороннее развитие человека нашей эпохи не может совершаться вне формирования познавательных интересов» и актуальности проблемы преподавания новых информационных технологий в современном образовании, а также внедрение электронного учебного курса.

Таким образом, в информационной сфере в высших учебных заведениях сложилось противоречие между все более расширяющейся сферой применения электронных учебных материалов как средств обучения в вузе и отсутствием выявленной специфики подобных материалов, использование которых обеспечивает активизацию учебно-позновательной деятельности студентов.

Одно из возможных направлений разрешения противоречия может обеспечить подход, в котором использование электронных учебных материалов при изучении дисциплины «Начертательная геометрия, инженерная графика» будет носить системный характер.

Необходимость разрешения противоречия обусловливает актуальность данной дипломной работы, а также определяет ее проблему: каким образом должен быть построен электронный учебный курс, чтобы он повышал успеваемость студентов. В рамках решения указанной проблемы была определена тема дипломной работы: «Проектирование и разработка электронного учебного курса по дисциплине «Начертательная геометрия, инженерная графика».

Цель дипломной работы состоит в проектировании и разработке электронного учебного курса по дисциплине «Начертательная геометрия, инженерная графика».

Объектом исследования является процесс обучения дисциплине «Начертательная геометрия, инженерная графика».

Предмет исследования - влияние электронного учебного курса на эффективность обучения.

Гипотеза. Повышение эффективности обучения дисциплины «Начертательная геометрия, инженерная графика» при использовании учебного курса возможно, если:

- будет разработан и внедрен электронный учебный курс по дисциплине «Начертательная геометрия, инженерная графика»;

- активизирована учебно-познавательная деятельность студентов;

- будут рационально сочетаться различные технологии представления материала.

Для достижения цели дипломной работы и проверки гипотезы были поставлены следующиезадачи:

1.  Проанализировать специальную, педагогическую, психологическую литературу для выявления особенностей проектирования ЭУК.

2.   Рассмотреть и определить этапы проектирования и создания ЭУК

3.   Разработать содержание электронного учебного курса, в полной мере содержащего лекционный материал, необходимый и достаточный для выполнения контрольных и проверочных работ по дисциплине «Начертательная геометрия, инженерная графика».

4.   Внедрить электронный учебный курс в учебный процесс и апробировать его на студентах первого курса специальности «Полиграфия» Института профессионального образования и информационных технологий Башкирского государственного педагогического университета им. М. Акмуллы.

На защиту выносятся следующие положения:

1.    Электронный учебный курс будет ориентирован на активизацию познавательной деятельности студентов при изучении дисциплины «Начертательная геометрия, инженерная графика», если он будет соответствовать дидактическим принципам (создание мотивации изучения дисциплины, наглядность представления учебной информации, ориентация на самостоятельное освоение учебного материала), а так же специфическим принципам: нелинейности структуры учебного материала, технологической и содержательной преемственности.

2.    Использование методики обучения дисциплине «Начертательная геометрия, инженерная графика», в основе которой лежит применение студентом электронного учебного курса во всех видах учебной работы (практических занятиях, самостоятельной работе, контроле), позволит обеспечить активизацию учебно-познавательной деятельности студентов и высокие показатели результатов обучения.

Научная новизна состоит в разработке электронного учебного курса по дисциплине «Начертательная геометрия, инженерная графика».

Теоретическая значимость педагогического исследования:

1.    Определен комплекс принципов построения электронных учебных курсов, направленных на активизацию и повышение продуктивности учебно-познавательной деятельности студентов, к которым отнесены: создание мотивации изучения дисциплины, наглядность представления учебной информации, интерактивность, модульность структуры, ориентация на самостоятельное освоение, технологическая и содержательная преемственность различных этапов обучения дисциплине, профессиональная направленность, нелинейность структуры учебного материала, комплексное использование средств мультимедиа.

2.    Выявлены дидактические и организационные условия применения электронных учебных курсов, обеспечивающие активизацию учебной деятельности студентов: доступность компьютерной техники как на учебных занятиях, так и в самостоятельной работе, полнота информационного обеспечения, применение автоматизированных форм контроля и самоконтроля процесса обучения.

Практическая значимость педагогического исследования состоит в том, что преподавателям и студентам педагогического ВУЗа предложен электронный учебный курс по дисциплине «Начертательная геометрия, инженерная графика». Применение наглядного представления материала в обучении делает подачу учебной информации более интересной и запоминающейся для каждого студента. Это позволяет улучшить качество обучения, облегчить изучение учебного материала, сделать процесс обучения более привлекательным для студента.

Глава I. Теоретические основы

проектирования и разработки ЭУК

1.1      Проектирование ЭУК: сущность, этапы, содержание, структура

Введем понятие электронного учебного курса (ЭУК). Электронный учебный курс – это обучающая программная система комплексного назначения, обеспечивающая непрерывность и полноту дидактического цикла процесса обучения: предоставляющая теоретический материал, обеспечивающая тренировочную учебную деятельность и контроль уровня знаний, это программно-методический комплекс, обеспечивающий возможность самостоятельно или с помощью преподавателя освоить учебный курс или его большой раздел с помощью компьютера.

Электронный учебный курс – программный комплекс с учебными материалами и тестами по определенному предмету.

В разных словарях понятие «проектирование» трактуется по-разному, но смысл везде сохраняется – разработка проекта, создание плана для осуществления идеального образа.

Проект (лат. projection – «бросание вперёд») – прототип, идеальный образ предполагаемого или возможного объекта, состояния; самостоятельно разработанное и изготовленное изделие (услуга) от идеи до её полного воплощения (В.Д. Симоненко, 2001).

Проектирование – разработка воспитательного мероприятия, создание плана, проекта воспитательной работы в образовательном учреждении (Г.Д. Бухарова, 2004).

Проектирование – процесс разработки реальных или условных проектов преобразований в обучении; выступает в качестве одного из активных методов (В.Д. Симоненко, 2001).

Переживаемый в настоящее время системой образования этап можно сравнить с эпохой, последовавшей за возникновением книгопечатания. Как известно, это привело к отказу от системы, при которой преподаватель в буквальном смысле читал свои лекции, а слушатели их дословно записывали, а затем заучивали наизусть. Созданная чешским педагогом – гуманистом Яном Амосом Коменским классно - урочная система и стала ответом на новую ситуацию. При этой системе учащиеся получают экземпляры учебников, по которым они могут заниматься в классе и дома. Точно так же теперь революционное изменение в сложившейся технологии обучения в системе образования призвана выполнить вычислительная техника. Компьютеры неизбежно должны привести к изменению сложившейся технологии обучения в школах, техникумах и ВУЗах, введение компьютеров во все сферы деятельности человека – к переоценке роли тех или иных знаний. Основное назначение компьютеров в обучении – это решение ряда задач, связанных непосредственно с информацией (накопление, поиск, переработка), внедрение ЭУК, позволяющих учащимся самостоятельно приобретать необходимые им знания. Многие сведения, знание которых считается сейчас необходимым для профессионально подготовленного человека, можно при необходимости получить на экране монитора.

В наши дни ЭУК активно внедряются не только в системах открытого и дистанционного обучения, но и в традиционных очных формах — в системе общего образования, НПО, СПО, ВПО. ЭУК применяются в различных целях: для обеспечения самостоятельной работы обучаемых по овладению новым материалом, реализации дифференцированного подхода к организации учебной деятельности, контроля качества обучения и т. д. При этом в различных учебных заведениях разрабатывается достаточно большое количество ЭУК, охватывающих самые разнообразные предметные области. Однако иногда авторы подобных курсов подходят к их построению в соответствии со своими субъективными представлениями о требованиях, предъявляемых к ЭУК. Это приводит к тому, что в некоторых случаях ЭУК ограничены с функциональной точки зрения, а это не позволяет добиться с их помощью улучшения качества обучения и развития обучаемых. К числу наиболее распространенных недостатков относятся сложная, подчас запутанная навигация, излишне усложненная структура рабочей области, перенасыщенность ЭУК демонстрационными материалами в ущерб содержательному наполнению и, наоборот, отсутствие примеров, иллюстрирующих теоретические положения, и т.п.

Проектирование ЭУК, в отличие от других информационных систем имеет свою специфику. В процессе проектирования ЭУК выделяют два этапа. Первым и основным этапом является выявление дидактических условий. Именно, процессом выявления дидактических условий, создание ЭОР (ЭУК, в частности) существенно отличается от разработки любого другого информационного продукта. В работе И.Г.Захаровой подчеркивается необходимость использования метода нисходящего проектирования ЭУК, предполагающего основательную предварительную концептуальную и технологическую проработку создаваемого продукта с учетом всех предполагаемых способов его применения и особенностей интеграции в учебно-воспитательный процесс. В этом случае проектирование ЭУК начинается с определения учебных целей (знаний, умений и навыков), с учетом тех дополнительных возможностей, которые дает применение ЭУК. После того, как определена основная педагогическая концепция, осуществляется формирование содержания учебной дисциплины, детализация программы по темам или модулям, выбор методов обучения, проектирование модулей и сценариев работы ЭУК. На следующем технологическом этапе решается дизайнерская задача превращения методической идеи в интерфейс, проектировка и реализация функциональной структуры ЭУК.

Основных технологических этапов проектирования и создания ЭУК семь:

1.   аналитический этап, включающий в себя разработку общего замысла ЭУК, построение информационной модели изучаемой дисциплины (раздела дисциплины, темы), формулировку основных дидактических задач и целей обучения, предварительное определение общего содержательного наполнения курса;

2.   стратегический этап, содержащий определение «образа» контингента обучающихся, разработку сверхзадачи учебника, выбор определяющей стратегической линии обучения (выбор проникающей и/или основной педагогической технологии, методов и средств);

3.   обученческий этап, тесно связанный с предыдущим и включающим в себя разработку композиции и общего плана построения ЭУК;

4.   технолого-конструкционный этап, заключающийся в непосредственной реализацию замысла в виде программного продукта, его отладке и внесение корректирующих уточнений;

5.   этап внедрения, предусматривающий апробацию готового программного продукта;

6.   контрольно-диагностический этап, по итогам проведения которого можно сделать не только заключение о качестве программного продукта, но и дать общую оценку ЭУК с позиций его соответствия функциональным требованиям;

7.   прогностический этап, предусматривающий анализ обратной связи «пользователь – авторский коллектив», совершенствование ЭУК с учетом замечаний и пожеланий пользователей, перенос нового видения проблем создания ЭУ на решение следующей дидактической задачи.

Согласно такому подходу, особенности проектирования, как содержания, так и образовательных технологий ЭУК состоят в том, что:

1.   используется метод структурирования предметной области, в результате чего учебный материал разделен на целостные, логически завершенные блоки;

2.   выделяются основные содержательные компоненты учебных действий по освоению материала ЭУК для организации обучающей деятельности на ориентированной основе;

3.   конструируется единый (но распределённый по всему объему ЭУК) тезаурус предметной области;

4.   составляются методически сопряженные с содержанием системы практические задания, которые затем включаются в различные инновационные технологии, трансформируемые в интерактивные версии.

Рассмотрим другую классификацию этапов проектирования ЭУК.

В проектировании ЭУК можно выделить следующие основные направления деятельности: идентификацию проблемы, концептуализацию, формализацию, реализацию и тестирование.

Идентификация включает определение ролей участников процесса, характеристик решаемых задач, целей и использующихся ресурсов. На этом этапе определяется состав рабочей группы, при необходимости решаются вопросы дополнительной подготовки: для педагогов — в области информационных технологий, для программистов — по вопросам, связанным с особенностями представления дидактических материалов конкретной предметной области.

Концептуализация предполагает определение содержания, целей и задач изучения учебной дисциплины, что фиксирует концептуальную основу базы знаний. Педагог определяет, какие виды информации будут представлены в ЭУК (тексты, графика, анимация, звуковые и видеофрагменты), какие связи должны будут устанавливаться между ними. Например, какое звуковое сопровождение наиболее предпочтительно при проверке знаний, а какие материалы должны быть представлены и в виде статичных графиков с текстовым комментарием, и анимационными роликами и т.д.

Формализация предполагает анализ дидактических задач, которые должны решаться путем использования ЭУК, поиск и формализацию возможных методов их решения на основе модели процесса обучения и характеристик имеющихся данных и технологий, лежащих в основе ЭУК. На этом этапе изучаются возможные сценарии предъявления обучаемым дидактических материалов, принципы оценивания и обратной связи, а затем строятся алгоритмы, по которым будет проходить взаимодействие обучаемых с ЭУК.

Реализация проекта подразумевает перевод формализованных методов решения дидактических задач в окончательную схему — сценарий действий ЭУК — в качестве автоматизированной обучающей системы, особенности которой определяются выбранными для ее реализации информационными технологиями. На этапе тестирования обучаемым предлагаются такие задачи, которые с наибольшей вероятностью подвергнут испытанию работоспособность ЭУК и позволят выявить его возможные слабости. Наиболее важно проверить сценарии, заложенные в ЭУК, доказав или опровергнув эффективность используемых методов обучение. Очень перспективными представляются конкурсы поурочных разработок, ориентированных на использование в ходе занятия электронных учебников.

С точки зрения содержания ЭУК должен обеспечивать полноту представления конкретной предметной области, эффективность используемых педагогических и методических приемов, а именно:

- достаточный объем материала, соответствие Государственному образовательному стандарту, актуальность, новизна и оригинальность;

- фактографическая, практическая содержательность, культурологическая составляющая, системность и целостность;

- педагогическая состоятельность продукта посредством используемых методик представления учебного материала, системы контроля, соответствия принципам вариативности и дифференцированного подхода для организации самостоятельной работы обучаемого с ЭУК.

Учитывая особую важность ЭУК для обеспечения самостоятельной работы, необходимо включить в систему требований следующие:

1.   реализация четкой логики изложения теоретического материала с возможностью прослеживания обучаемым всех цепочек рассуждений с помощью специальных схем;

2.   особая четкость постановок задач;

3.   подробное комментирование примеров выполнения заданий, хода решения учебных и прикладных задач;

4.   использование различных методов и средств активизации познавательной деятельности обучаемых для всех форм учебно-воспитательного процесса (изучение проблемных ситуаций, постановка задач исследовательского характера, требующих для своего решения привлечения знаний из других источников, и т.п.).

При проектировании ЭУК необходимо учитывать: обучение и развитие являются взаимосвязанными процессами, причем обучение может быть развивающим только лишь при условии выполнения требований соответствующих психолого-педагогических принципов и закономерностей. В связи с этим необходимо использовать различные методы и средства для активизации познавательной деятельности обучаемых во всех звеньях учебного процесса: генерировать проблемные ситуации, предлагать задания проблемного и логического характера, ставить познавательные задачи, требующие для своего решения привлечения знаний из других источников, и т. п.

В основу технологии подготовки ЭУК можно заложить один из возможных альтернативных подходов: снизу вверх или сверху вниз.

Подход снизу вверх предполагает постепенное выстраивание ЭУК на основе поэтапного внедрения в учебно-воспитательный процесс электронных учебных материалов различного характера, что на практике является наиболее доступным для педагога. В этом случае для процесса создания ЭУК может быть характерна такая последовательность этапов:

1.   подготовка и апробация демонстрационных материалов для чтения лекций и проведения практических занятий;

2.   разработка и апробация электронного конспекта лекций, заданий для практических (лабораторных) занятий и семинаров;

3.   разработка и апробация заданий для промежуточного и итогового контроля и самоконтроля;

4.   проектирование и апробация принципов обратной связи;

5.   структурирование электронных материалов и формирование базы знаний;

6.   формирование базы данных для мониторинга и коррекции учебно-воспитательного процесса;

7.   создание целостного ЭУК.

Процесс создания ЭУК по предложенной схеме занимает не менее полутора-двух лет при условии, что у педагога изначально имеется полный учебно-методический комплекс (учебная программа, конспект лекций, наборы заданий и т.п.) по преподаваемой дисциплине. ЭУК может разрабатываться и самим педагогом, и при помощи специалистов по информационным технологиям, и при участии обучаемых. Однако во всех случаях преподаватель — автор курса — играет основную роль в оперативной апробации подготавливаемых материалов, их необходимой коррекции и адаптации в соответствии с результатами их применения в учебно-воспитательном процессе. Содержанием заключительного этапа является наиболее сложная и продолжительная работа по систематизации всех отдельных наработок в единый ЭУК. В качестве очень важного положительного момента в таком подходе к проектированию необходимо отметить, что процесс создания ЭУК предусматривает последовательную и органичную интеграцию создаваемых электронных учебных материалов в учебном процесс.

Проектирование сверху вниз предполагает весьма основательную предварительную концептуальную и технологическую проработку создаваемого продукта с учетом всех предполагаемых способов его применения и особенностей интеграции в учебно-воспитательный процесс. Перечислим основные этапы проектирования ЭУК в данном подходе:

1.   определение учебных целей (знаний, умений и навыков), воспитывающих и развивающих целей с учетом тех дополнительных возможностей, которые дает применение ЭУК;

2.   формирование содержания учебной дисциплины, которое может быть расширено в случае использования ЭУК;

3.   детализация программы по темам или модулям, выбор методов обучения;

4.   проектирование модулей и сценариев работы ЭУК;

5.   решение вопросов по созданию и ведению базы данных для мониторинга и управления процессом обучения на основе ЭУК (при использовании сетевых технологий);

6.   апробация ЭУК.

Рассмотренный подход особенно характерен при разработке ЭУК на базе специальных программных комплексов. Например, для вузов, входящих в консорциум Виртуального университета Европы и Центральной Азии, организуются семинары, на которых заинтересованные педагоги знакомятся с функциями и возможностями системы, а также обучаются конструированию ЭУК. Далее сам заинтересованный формирует ЭУК на основе имеющихся у него материалов: текстов лекций, планов семинарских занятий, практических заданий, моделирующих программ и др. При этом формальную работу можно поручить инженерно-техническому персоналу или самим обучаемым. Это набор и форматирование текстов лекций и тестовых заданий, а также внедрение их в ЭУК в соответствии с выработанной автором структурой. Основные же усилия педагога направляются на подготовку сценариев, в которых, собственно, и находят выход авторские методические наработки. Большую роль здесь играет творческий подход педагога к разработке планов семинаров для различных категорий обучаемых. ЭУК представляет собой учебные материалы, структурированные особым образом и записанные на электронные носители или доступные через компьютерную сеть (локальную или Интернет). При этом реализованный в них гибкий сценарий способен подстраиваться под потребности и возможности конкретного обучаемого и развивать его потенциальные способности.

Исходя из выше предложенных подходов, мы проектировали ЭУК по дисциплине «Начертательная геометрия, инженерная графика» опираясь на подход снизу-вверх. Так как это позволило нам внедрять учебник поэтапно в учебный процесс.

Требования к структуре ЭУК. В современном понимании ЭУК представляет собой сложную дидактическую систему, функционирование которой поддерживает учебный процесс средствами информационного технического обучения (ИТО). Как система ЭУК может совмещать в себе функции автоматизированных обучающих и контролирующих систем, моделирующих программ и других программных средств ИТО. В целях мониторинга и необходимой коррекции процесса обучения, в рамках ЭУК также могут быть сформированы базы данных для хранения текущей и обобщенной информации о результатах работы. В законченном виде ЭУК как система включает в себя следующие функциональные блоки:

1.   информационно-содержательный;

2.   контрольно-коммуникативный;

3.   коррекционно-обобщающий.

Информационно-содержательный блок в свою очередь включает два подблока.

1.         Информационный:

- общие сведения об изучаемом курсе или о конкретной теме;

- сроки изучения данного курса (темы);

- график прохождения тем и разделов по данной учебной дисциплине;

- формы и время отчетности; график проведения практических и семинарских занятий с использованием современных средств коммуникации (электронная почта, теле- и видеоконференции и др.);

- учебные планы, учебные и рабочие программы; график консультаций.

2.         Содержательный:

- учебники, сборники задач, учебные пособия, методические рекомендации, справочники, энциклопедии, хрестоматии;

- развернутые планы семинаров;

- список основной и дополнительной литературы, включающий также гиперссылки на ресурсы электронной библиотеки и образовательного Web-сервера учебного заведения, материалы Интернет;

- список тем творческих работ по дисциплине;

- методические рекомендации по работе с электронными материалами.

На последний пункт хотелось бы обратить особое внимание. Дело в том, что многие электронные учебники зачастую используются весьма поверхностно, поскольку учащиеся просто не представляют всех их возможностей. То же касается и ряда образовательных ресурсов Internet, доступных только специально подготовленному пользователю: сложность навигации, излишние динамические эффекты, постоянно изменяющие вид Web-страницы, — все это только отпугивает новичка.

Информация, относящаяся к информационно-содержательному блоку (отдельные компьютерные программы, электронные учебные пособия и т.п.), может быть представлена как на компакт-дисках, так и на сервере сети учебного заведения. В частности, если для выполнения исследовательской работы используются базы данных «общего пользования», например для занесения результатов экспериментальных работ или натурных наблюдений или, наоборот, для использования этих данных в каких-либо расчетах, то их целесообразно разместить на сервере Интернет или локальной сети учебного заведения. Это будет наиболее удачным решением даже в том случае, когда сам ЭУК записан на дискету или компакт-диск и с ним работают автономно.