Анализ программных средств реализации мультимедийного комплекса по курсу «Информационно-производственные системы» Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

С.Г. Марфин, д.п.н., доцент кафедры ИиСУ

Е.Н. Горбачевская, к.п.н., доцент, профессор кафедры ИиСУ

А.М. Г алкина, студентка группы ИСЗ-601

Волжский университет имени В.Н. Татищева, г. Тольятти

АНАЛИЗ ПРОГРАММНЫХ СРЕДСТВ РЕАЛИЗАЦИИ

МУЛЬТИМЕДИЙНОГО КОМПЛЕКСА ПО КУРСУ

«ИНФОРМАЦИОННО-ПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ СИСТЕМЫ»

На сегодняшний день большинство текстовой информации, с которой работает человек, хранится в цифровом формате - в формате электронного документа. Разработан целый спектр программных продуктов, позволяющих быстро и удобно получать доступ к их содержимому. Стремительное развитие технологии постоянно увеличивает количество информации, с которой оперирует человек и требует её чёткой организации. Общепринятыми методами по улучшению восприятия текста человеком, являются методы его разделения на логические единицы и акцентирование в нем ключевой информации. Обобщённое, улучшенное и более удобное представление цифровых документов в таком виде обычно называют: мультимедийные комплексы или электронные учебники.

Создание электронных учебников и мультимедийных комплексов можно разделить на следующие этапы:

- сбор и подготовка исходного материала. В качестве основы может выступать любой тип представления знаний: документ, книга, пособие, реферат и т.д.;

- подготовка содержания учебника;

- доработка и изменение имеющейся информации.

Итоговый результат первого этапа полностью зависит от качества работы специалиста, но существует ряд средств, призванных упростить создание электронных учебников. Это такие средства как:

- текстовые процессоры, системы распознавания образов, специализированные математические системы, графические редакторы и это далеко не полный список программного обеспечения используемого при подготовке исходных данных.

В целом по направлению - обучающие программы, отрасль располагает значительными наработками, имеет большую историю и устоявшиеся методики. Недостаточно или слабо автоматизированы второй и третий этапы. До сегодняшнего дня не существовало средств создания обучающих

программ с высокой степенью автоматизации и приемлемым качеством генерируемого материала.

Все программы создания мультимедийных комплексов можно разделить на две категории: полностью ручная обработка данных; системы с фиксированной логикой.

Основная работа по подготовке данных для загрузки в обучающие программы ложиться на человека; имеющиеся средства работы с документами показывают свою низкую эффективность.

Проанализируем ряд программных продуктов, используемых для создания и просмотра ЭУ (таблица 1).

Таблица 1 - Некоторые программные продукты, используемые при создании электронно-обучающего материала

№ п/п Название программного продукта Пояснения

1 Document Suite 2008 Используется для создания и просмотра различных электронных книг и учебников. При разработке ЭУ используется принцип объектной обработки текста

2 SunRav BookOffice Используется для создания и просмотра различных электронных книг и учебников. В ЭУ можно использовать всю мощь современных мультимедийных форматов: аудио и видео файлы, изображения

1 TestBOX Standard Edition Пакет программ для создания электронных учебников, тестов, обучающих курсов, проведения тестирования, обработки результатов и удаленного администрирования.

На рисунке 1 представлена структурная схема ПП Document Suite

2008.

Рисунок 1 - Структурная схема электронно-обучающего материала

ПП Document Suite 2008 позволяет создавать и просматривать различные электронные книги. При разработке МК используется принцип объектной обработки текста, можно работать с форматами txt, doc, rtf, htm.

ПП SunRav BookOffice состоит из двух программ: BookEditor - для просмотра книг и учебников, SunRav - для создания редактирования книг и учебников. С помощью пакета можно создавать документацию в виде EXE файлов, CHM, HTML, PDF форматах, а так же в любых других (используя шаблоны).

Рассмотрим более подробно функциональное назначение ПП TestBOX Standard Edition. TestBOX - пакет программ для создания электронных учебников, тестов, обучающих курсов, проведения тестирования, обработки результатов и удаленного администрирования. TestBOX - это комплексная обучающая система - идеальное решение для автоматизации учебного процесса в рамках образовательных и других учреждении (вузы, колледжи, школы, отделы кадров предприятий и т.п.). Позволяет организовывать дистанционное, заочное обучение, изготавливать электронные учебники, курсы. На рисунке 2 представлены основные компоненты программного продукта.

Рисунок 2 - Основные компоненты ПП TestBOX Standard Edition TestBOX CourseBuilder - это программа для создания электронного учебника. В CourseBuilder можно формировать структуру книжки, прикрепляя к каждому разделу теоретическую часть или тест (созданный в TestBuilder). Теоретическая часть может быть исполнена в виде html-файла либо сохраненная в MS Word как web-страница в формате html. Тесты разрабатываются в программе TestBuilder или специальным конвертером из таблицы MS Word. Реализована возможность настройки на разрешение печати или защиты раздела или главы от копирования. Реализована активация по дате и результату тестирования. Получаемый в результате генерации курс, EXE-файл, можно ограничить в сроках эксплуатации и количестве запусков. Данная технология позволяет реализовывать личностно-ориентированные методики обучения. TestBuilder - редактор тестов, позволяет создавать тесты любых типов и сложностей. Можно не только присоединять к вопросам рисунки, но также и аудио- и видеоресурсы. Возможности TestBuilder:

-создание двух типов тестов (контрольный и психологический);

- создание нескольких тем в рамках одного теста;

- установка и использование экзаменационного режима (случайная выборка определенного количества вопросов из теста). Варианты ответов также могут быть перемешаны;

- подключение к вопросам различной мультимедийной информации (картинки, видео- аудиоресурсы, дополнительная информация);

- форматирование текста вопроса, возможность вставки OLE-объектов: таблиц, диаграмм, формул;

- настраиваемая реакция на ответ пользователя;

- возможность подключения теоретического материала;

- возможность создания обучающих тестов;

- проверка целостности теста (проверка на наличие ошибок, корректность ссылок на ресурсы и т.д.);

- защита теста паролями на чтение и редактирование; • ограничение тестирования по времени;

- ведение журнала о ходе тестирования;

- создание бумажных тестов;

- создание автономных тестов (тест-программ) при наличии специального модуля-расширения.

Программа StandaloneBuilder позволяет генерировать EXE-файлы с наложением ограничений по срокам эксплуатации, количеству запусков, ограничением запуска только с CD. Дополнительно можно генерировать код активации для запуска программы. Может быть включен режим самоуничтожения теста/учебника по истечении срока эксплуатации. С помощью TestReader можно запустить и пройти любой созданный тест или курс. TestReader обработает результаты тестирования и сохранит их. Возможности TestReader:

- выполнение сценария, определенного в тесте или курсе;

- отображение информации о тесте (название, описание теста, автор);

- регистрация пользователя;

- обработка результатов тестирования, подведение итогов, формирование отчета;

- сохранение результатов тестирования (ведение журнала по каждому пользователю);

- отображение и воспроизведение ресурсов, присоединенных к вопросу;

- возможность реализации бланкового тестирования;

- анимированный помощник.

Программа Administrator позволит провести анализ результатов как по одному пользователю, так и по целой группе, представить результаты в виде таблиц и создать отчет. Возможности Administrator:

- сбор и обработка результатов;

- формирование отчетов о прохождении тестирования;

- удаленное администрирование нескольких пользователей;

- экспортирование отчетов.

Дополнительно используется блок Doc2pkt. Данная программа позволяет конвертировать тесты созданные в таблице файла MS Word в формат TestBOX (pkt). TBDIRECT - система дистанционного обслуживания и сопровождения пакета TestBOX.

Средствами Collection Builder можно собирать и объединять различные варианты тематических подборок курсов и тестов. С помощью данных технологий можно решать основные проблемы и задачи, которые стоят перед учебными заведениями это:

- создание системы контроля качества знаний;

- решение задачи обеспечения учебного процесса учебнометодической литературой (электронными учебниками);

- создание личностно-ориентированных методик обучения при помощи средств TestBOX (под тип мышления обучаемого!!!);

- гибкая ориентация учебного процесса под кадровые потребности предприятий (бизнес ориентированное образование);

- создание системы поддержки учебного процесса при любых формах обучения (очная, заочная, дистанционная, экстерном).

Технические решения, которые используются в существующих разработках e-обучения, будут учтены в собственной разработке.

На структуру МК огромное влияние оказывают докомпьютерные информационные технологии. По мере того, как компьютеры осваивали все новые формы представления информации, это находило отражение в содержании электронных учебников. Электронные учебники начали включать кроме текста и иллюстраций еще и фрагменты телевизионных передач или кинофильмов. Применение мультимедиа заставило продумывать дизайн экрана, с которым работает студент или преподаватель. Бесспорно, что разнообразие форм представления информации дает новые возможности для образовательного ресурса. Одновременно это разнообразие порождает

проблемы, связанные, например, с ограничениями человеческого восприятия и с необходимостью приобретения специальных навыков манипулирования мультимедийными ресурсами. Именно решение этих проблем обуславливает неповторимый облик лучших современных электронных учебников.

Стратегия развития современных информационных технологий (ИТ) определяется направлением от информации к знаниям. Компьютерные программы являются носителями знаний в том смысле, что они включают не только информацию в той или иной форме, но и алгоритмы преобразования информации, обеспечивающие достижение определенных целей. Уже в первых электронных учебниках были реализованы алгоритмы, обеспечивающие достижение сформулированных автором целей обучения. Это направление эволюции электронных учебников не так заметно, как развитие мультимедиа. Однако именно оно определяет будущее образовательных информационных ресурсов. Лучшие электронные учебники отличает глубокая продуманность включенной информации, а также методически и дидактически обоснованная стратегия и алгоритмы обучения.

Как и в создании любых сложных систем, при подготовке электронного учебника решающим для успеха является талант и мастерство авторов. Тем не менее, существуют устоявшиеся формы электронных учебников, точнее, конструктивных элементов, из которых может быть построен учебник, рассмотрим основные из этих форм.

Электронный учебник является элементом образовательной среды. Он включает традиционные образовательные ресурсы, другие электронные учебники, человеческий фактор, государство, издателей и распространителей. Современные электронные учебники должны обеспечивать творческую работу обучаемого, необходимо проектирование интерфейса, обеспечивающего решения таких задач.

В таблице 2 представлены основные формы представлений электронного материала.

Таблица 2 - Основные формы представления электронного материала

№ п/п Название Пояснение

1. Галерея В соответствии с темой раздела галерея включает в себя имиджи (фотографии, рисунки), которые позволяют пользователю расширить представление об изучаемых объектах.

2. Задачник Это важнейшая форма электронного учебника. Задачник в электронном учебнике наиболее естественно осуществляет функцию обучения.

№ п/п Название Пояснение

Термин задачник не должен вводить в заблуждение. Главное в электронном задачнике - дозированная помощь. Учащийся получает именно ту и только ту учебную информацию, которая необходима для решения конкретной задачи. Главная проблема - подбор задач, перекрывающих весь теоретический материал. При подборе задач приходится решать противоречивую оптимизационную проблему. С одной стороны, каждая задача должна раскрывать или гарантировать через дозированную помощь усвоение определенного теоретического материала и быть по силам каждому из тех учащихся, на которых рассчитан электронный учебник. С другой стороны, количество задач не должно пугать учащегося и не лишать его столь важной уверенности в своих силах. Формирование хорошего электронного задачника по силам только методистам самой высокой квалификации.

3. Тест Пред ставляет собой тестовый учебник по самоподготовке, позволяющий студенту отвечая на вопросы не только проверять свои знания, но и обучаться с помощью опции «подсказка», выводящей его в учебный текст. Внешне, это простейшая форма электронного учебника. Основную сложность составляет подбор и формулировка вопросов, а также интерпретация ответов на вопросы. Хороший тест позволяет получить объективную картину знаний, умений и навыков, которыми владеет учащийся в определенной предметной области. Как правильно поставленный диагноз является первым шагом к выздоровлению, так и результаты объективного тестирования позволяют выбрать оптимальный путь к вершинам знаний.

4. Шоу Виде офильм, в котором отражается содержания модуля в соответствии с разделом курса. Разработанный на основе мультимедийных технологий данный прием позволяет в привычной «телевизионной» форме получать учебную информацию

5. Энциклопе дия Это базовая форма электронного учебника. На содержательном уровне термин энциклопедия означает, что информация, сконцентрированная в электронном учебнике, должна быть полной и даже избыточной по отношению к стандартам образования. Ведь она должна удовлетворить каждого из тех, кто к ней обратится. Естественно, что информация должна быть представлена в адекватной форме. Для электронных энциклопедий характерен соответствующий сервис: ссылки, закладки, возможность повтора анимаций и звуковых записей, поиск по ключевым словам и т.д.

В таблице 3 представлены основные требования, среды проектирования, предъявляемые к современным МК.

Таблица 3 - Среды проектирования электронных учебников

№ п/п Название среды проектирова ния Пояснение

Авторская среда Электронный учебник должен быть адаптируем к учебному процессу. То есть позволять учитывать особенности конкретного вуза, конкретного класса, конкретного студента.

№ п/п Название среды проектирова ния Пояснение

Пассивно это обеспечивается избыточностью учебных материалов, которая позволяет преподавателю проложить необходимую траекторию, определяемую выбранной стратегией обучения. Однако опыт показывает, что творчески активные преподаватели хотят сами формировать учебные материалы электронного учебника. Для этого необходима соответствующая авторская среда. Такая среда, например, обеспечивает включение дополнительных материалов в электронную энциклопедию, позволяет пополнять задачник, готовить раздаточные материалы и методические пособия по предмету. Фактически, это подобие инструмента, с помощью которого создается сам электронный учебник. Но такой инструмент должен, в принципе, быть доступен методисту и преподавателю предметнику.

Креативная среда Современные электронные учебники должны обеспечивать творческую работу обучаемого с объектами изучения и с моделями систем взаимодействующих объектов. Именно творческая работа, лучше в рамках проекта, сформулированного преподавателем, способствует формированию и закреплению комплекса навыков и умений у учащегося. С точки зрения программиста, креативная среда является одной из наиболее трудоемких составных частей электронного учебника. Очень сложно решить проблему интерфейса креативной среды. Здесь нужны и талант, и знания, и мастерство. Ведь изучение интерфейса креативной среды не должно быть дополнительным барьером, неожиданно возникающим перед учителем и учеником. Креативная среда позволяет организовать коллективную работу обучаемых над проектом.

Невербальная среда Традиционно электронные учебники вербальны по своей природе. Они излагают теорию в текстовой или графической форме. Это является наследием полиграфических изданий, вербальных по своей природе. Вербальные методы изложения информации после определенного порога приводят к перегрузке студента. Ведь он должен сначала усвоить систему словесной кодировки знаний, запомнить информацию, описывающую знание в закодированной форме, раскодировать знание и научиться применять его для решения проблем, сначала учебных, а затем и реальных. При этом очень много сил и времени тратится на усвоение словесных описаний знаний и навыков. Современные компьютерные технологии позволяют существенно упростить эту работу для обучаемого. Так, в электронном учебнике можно реализовать методический прием "делай как я". При этом многословные инструкции заменяются конкретными действиями над объектом изучения. Хочется подчеркнуть, что речь идет не об иллюстрациях в форме видео или кино фрагментов, а именно о совместной деятельности преподавателя и студента. Подобного рода невербальные среды только появляются, но за ними большое

№ п/п Название среды проектирова ния Пояснение

будущее. Такая среда наделяет электронный учебник чертами живого преподавателя.

Все формы предъявления учебной информации находятся во взаимосвязи и позволяют студенту пользоваться той, которая в наибольшей степени отвечает его психофизиологическим особенностям. Перечисленные формы могут быть реализованы в виде отдельных электронных учебников либо сгруппированы в рамках единого архитектурного ансамбля.

Системы электронного обучения находят все более широкое применение в сфере образования, так как позволяют сократить время и затраты на изучение дисциплины, уменьшить нагрузку на преподавателя, повысить степень усвоения учебного материала, предоставить доступ к этому материалу самым разным категориям обучаемых в зависимости от специфики учебного процесса. И, наконец, главное преимущество МОК заключается в том, что они позволяют сделать процесс обучения гораздо более интересным и эффективным.

Разработка обучающих систем нередко сопряжена с трудностями, так как требует совмещения усилий преподавателей, компетентных в определенной предметной области, и таких специалистов, как программистов, дизайнеров, пользователей ПЭВМ.

Разработка электронных учебников является сегодня одним из ведущих направлений деятельности вузов. Между тем отсутствие теории таких учебных средств приводит к ряду серьезных недостатков. Так отсутствует юридическое понятие «электронный учебник», не разработаны принципы его создания и использования в учебном процессе.

Сегодня существует много разных приложений, на которых можно разрабатывать электронные учебники, такие как:

- Action - создание презентаций различной тематики;

- Delphi - разработка многооконных пользовательских приложений;

- Java Script, PHP - создание web-проектов;

- LinkWay - разработка демонстрационных роликов по различным темам;

- HTML - язык разметки гипертекстовых документов для создания web-сайтов.

Для разработки системы обучения был выбран язык HTML (Hyper Text Markup Language - «язык маркировки»). Широко известно, что язык HTML относится к интерпретируемым языкам, и создавался он как язык интерпретируемого типа для работы в сети Internet.

Для стандарта языка разработано множество интерпретаторов. Менее известно то, что язык разметки текстовых документов имеет и коммерческие компиляторы, что позволяет создавать высококачественные текстовые документы, в том числе и книги, с функциями гипертекста, а главное с функциями интерактивного взаимодействия с пользователем без участия каких либо программ просмотра. Документ может быть «открыт» для чтения на любой машине с установленной операционной системой, в частности, класса MS Windows. Таким образом, можно создавать полноценные мультимедиа учебники. Internet используется как источник информации по различным областям знаний.

Web - самая известная служба интернет. Это единое информационное пространство, состоящее из сотен взаимосвязанных электронных документов. Ежедневно в сеть Internet заходят миллионы людей по всей Земле. Некоторые ищут учебную информацию, другие развлекательную. Это делает HTML-страницы идеальным местом для размещения информации. Собственно говоря, HTML - язык разметки текста, а не картинок. А создание страниц начинается именно с HTML.

Большинство документов, доступных на серверах Internet, имеют гипертекстовый формат. Гипертекстовые документы создаются в HTML.

Язык HTML довольно прост. Ссылки, списки, заголовки, картинки и формы называются элементами языка HTML. Под гипертекстовым документом понимают документ, содержащий так называемые ссылки на другой документ. Реализовано это с помощью протокола передачи гипертекста HTTP. Гипертекстовый язык предоставляет только информацию для чтения. Это означает, что редактировать WEB-страницы может лишь тот, кто их создал, а не простой пользователь. Задача состоит в создании электронного учебника с использованием методов CSS, языка Java Script и PHP. Mетод CSS позволяет динамически создавать картинки и заменять ими заголовки страниц. CSS расширяет возможности

традиционного метода замены текста, позволяя контролировать такие параметры как цвет шрифта, цвет фона и даже размер шрифта.

Java-Script - это язык программирования. Он является интерпретируемым - вставили программку на Java-scripte в страничку - и все

- можно тут же посмотреть на результат работы программы. С другой стороны - чаще всего имеете и возможность посмотреть на то, как устроена программа, встроенная в страничку. Язык JAVA - объектноориентированный язык, предназначенный для создания приложений в Интернет. Приложения, написанные на JAVA, могут выполняться на любых компьютерах, независимо от их типа и установленной операционной системы. Программы на языке JAVA SCRIPT включают в состав HTML. Благодаря этим достоинствам JAVA стал стандартным языком программирования Internet - именно на нем пишутся маленькие программные дополнения к WWW-страничкам.

PHP (Hypertext Preprocessor - преобработчик гипертекста) - язык программирования, разработанный специально для динамической генерации Web -страниц. Один из мощнейших языков программирования для Интернета, намного превосходит возможности SSI. Имеет функции работы с базами данных (MySQL), создания графических файлов Jpeg и PNG (библиотека GD), обработки XML-документов и многие другие. H первом этапе разработки необходимо определить содержание главной HTML страницы, ее интерфейс и основные функции. Далее продумываются вспомогательные страницы, которые необходимы для выполнения поставленной задачи. Затем внедряются более сложные функции, картинки, необходимые ссылки, подсказки. Заключительным этапом разработки является прогон и тестирование Web-сайта.

Для разработки мультимедийного комплекса рекомендуется язык HTML, для разработки подсистемы тестирования - объектноориентированная среда разработки приложений Delphi.