Современный электронный учебник: требования к форме и содержанию

Современный электронный учебник: требования к форме и содержанию

М.С. Волошина, Л.В. Ишкова

Рассмотрен один из значимых для вузов вопросов: переход от учебно-образовательного процесса к научно-образовательному. Подчеркнуто, что проблема использования на новом уровне информационных технологий становится для вузов особенно актуальной. Она касается, в частности, создания различного рода электронных учебников. Сформулировано понятие «электронный учебник». Дан обстоятельный ответ на вопрос: каким современным требованиям должен соответствовать электронный учебник. Рассмотрен пример создания электронного учебника «Теория вероятностей и математическая статистика», призванного обеспечить доступность учебных материалов для самостоятельной работы и самоконтроля студентов.

Ключевые слова: электронный учебник, требования к электронному учебнику, педагогическое программное средство, компьютеризация обучения, ПЭВМ, научно-образовательный процесс.

Процесс вхождения российского образования в мировое образовательное пространство требует совершенствования, а также серьезной переориентации его информационной составляющей. В этой связи особый интерес представляют вопросы, связанные с компьютеризацией обучения, поскольку «ручные» методы обучения без использования технических средств давно исчерпали свои возможности.

Наиболее доступной формой компьютеризации обучения является применение ПЭВМ, то есть использование машинного времени для обучения студентов и обработки результатов контрольного опроса их знаний. Все более широкое использование компьютеров позволяет автоматизировать и тем самым упростить сложную процедуру создания методических пособий по различным учебным дисциплинам.

Образовательная тенденция в России такова, что сегодня одной из наиболее значимых задач, решаемых вузами, является переход от учебно-образовательного процесса к научно-образовательному. В этой связи проблема использования на новом уровне информационных технологий в вузах становится особенно актуальной, в частности - создание различного рода электронных учебников.

Эффект от применения средств компьютерной техники в обучении может быть достигнут лишь тогда, когда специалист предметной области вооружен разнообразными средствами представления информации, коммуникаций и работы с базами данных и знаний. Применение компьютеров в обучении студентов создает возможность использования ПЭВМ для аудиторных (лекционных и практических) и самостоятельных занятий. В настоящее время для обучения студентов используется в основном программное обеспечение общего назначения - текстовые редакторы, электронные таблицы и др.

Существует множество различных подходов к классификации обучающих компьютерных программ, но единого мнения и общей их классификации нет, что отмечается рядом авторов [1, 2, 3 и др.]. Одна из предлагаемых классификаций основывается на целях и задачах обучающих программ или режимах использования автоматизированных обучающих систем с выделением следующих типов: иллюстрирующие, консультирующие, операционная среда, тренажеры, обучающий контроль.

Одной из форм компьютерных обучающих систем является электронный учебник, который в зависимости от заложенных возможностей может быть отнесен к различным типам. Электронный учебник должен проверять усвоение знаний и предъявлять новую порцию информации только после усвоения предыдущей. Таким образом, электронный учебник ставится в один ряд с автоматизированными обучающими системами, но их, по нашему мнению, нельзя полностью отождествлять. Поэтому следует определиться с терминологией.

Электронный учебник - компьютерное педагогическое программное средство, предназначенное в первую очередь для представления новой информации, служащее для индивидуального обучения и позволяющее тестировать полученные знания, умения и навыки студента [2, с. 19]. Электронный учебник как учебное средство нового типа может быть открытой или частично открытой системой, т.е. такой системой, которая позволяет внести изменения в содержание и структуру учебника.

Модификация электронного учебника может потребоваться в первую очередь для адаптации его к конкретному учебному плану дисциплины, учитывающему специфику изучаемой дисциплины в данном вузе, возможности материально-технической базы, личный опыт преподавателя, современное состояние науки, базовый уровень подготовленности обучаемых, объем часов, выделенных на изучение дисциплины, и т.д.

Изучая проблему, мы попытались систематизировать очевидные (и не очень) отличия электронного учебника от обычного. Понятно, что электронный учебник представляет собой комплекс обучающих, контролирующих, моделирующих и других программ, размещаемых на магнитных носителях ПЭВМ, в которых отражено основное теоретическое содержание учебной дисциплины. В то же время электронный учебник часто дополняет обычный, но особенно эффективен в тех случаях, когда он:

• обеспечивает практически мгновенную обратную связь;

• помогает быстро найти необходимую информацию, поиск которой в обычном учебнике затруднен;

• существенно экономит время при многократных обращениях к гипертекстовым объяснениям;

• наряду с кратким текстом - показывает, рассказывает, моделирует и т.д. (именно здесь проявляются возможности и преимущества мультимедиа-технологий);

• позволяет быстро, но в темпе, наиболее подходящем для конкретного студента, проверить его знания по определенному разделу учебного материала.

К недостаткам электронного учебника можно отнести менее удобное и эффективное, по сравнению с чтением обычной книги, восприятие текстовой информации.

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

При выборе форм представления информации на экране компьютера необходимо исходить не только из содержания учебной деятельности, но и из тех возможностей, которые предоставляет компьютер для реализации эффективных стратегий решения и достижения тех целей, которые при «ручной» технологии оказываются недостижимыми. В связи с особым ритмом общения человека с ЭВМ особую роль приобретает проблема понимания текстов. Это касается не только понимания текстов программ, но и понимания тех текстов, которые предъявляются пользователю на экране компьютера. Необходимо исследовать, как приобретаются новые навыки и умения при использовании такого нового средства, как компьютер.

В нашем исследовании систематизирована группа эргономических требований к организации информации на экране: информация, предъявляемая на экране, должна быть понятной, логически связной, распределенной на группы по содержанию и функциональному назначению; при организации информации на экране следует избегать избыточного кодирования и неоправданных, плохо идентифицируемых сокращений; рекомендуется минимизировать на экране использование терминов, относящихся к ПЭВМ, вместо терминов, привычных для пользователя; не следует для представления информации использовать краевые зоны экрана; на экране должна находиться только та информация, которая обрабатывается пользователем в данный момент.

В современных программных средствах используется ряд приемов для выделения части информации на экране: переструктурирование информации и организация зон, окон для выделяемой части информации, а также инверсное изображение для части информации и различные эффекты, привлекающие внимание пользователей (мелькание, повышенная яркость и др.). Ис-

пользование этих приемов должно быть психологически обосновано, функционально обусловлено и эргономично.

Мы можем рекомендовать вопросно-ответные сообщения и подсказки помещать в верхней части экрана, выделяя явным образом отведенную для этого зону, например, отделяя ее горизонтальной линией от основной информации на экране. Различные виды сообщения необходимо отделять друг от друга, в зоне вспомогательной информации, например, можно рекомендовать применение инверсного изображения для подсказок. Зоны размещения на экране вспомогательной информации должны быть четко идентифицируемы - зона подсказок, зона комментариев, зона управляющих сообщений, зона для сообщений об ошибках. При зонировании экрана допускается изменение масштаба знаков в отдельной зоне. Эффекты, привлекающие внимание пользователя ПЭВМ, следует применять строго в соответствии с проектом деятельности пользователя и только в тех случаях, когда это необходимо и психологически обосновано.

Средства создания электронных учебников можно разделить на группы, например, используя комплексный критерий, включающий такие показатели, как: назначение и выполняемые функции; требования к техническому обеспечению; особенности применения. В соответствии с указанным критерием возможна следующая классификация:

• традиционные алгоритмические языки;

• инструментальные средства общего назначения;

• средства мультимедиа;

• гипертекстовые и гипермедиасредства.

К достоинствам инструментальных средств общего назначения следует отнести возможность создания электронного учебника лицами, которые не являются квалифицированными программистами; существенное сокращение трудоемкости и сроков разработки электронного учебника; невысокие требования к компьютерам и программному обеспечению.

В условия открытых образовательных систем, включая систему электронной информационной поддержки, речь может идти только о нелинейной структуре подачи информации студентам. В электронных учебниках такой способ нелинейной подачи текстового материала называется гипертекстом, когда в тексте имеются каким-либо образом выделенные слова, имеющие привязку к определенным текстовым фрагментам. Таким образом, пользователь не просто листает по порядку страницы текста, он может отклониться от линейного описания по какой-либо ссылке, то есть сам управляет процессом выдачи информации. В гипермедиасистеме в качестве фрагментов могут использоваться изображения, а информация может содержать текст, графику, видеофрагменты, звук.

Использование гипертекстовой технологии удовлетворяет таким предъявляемым к электронным учебникам требованиям, как структуриро-

ванность и удобство в использовании (при необходимости такой учебник можно «выложить» на любом сервере и его можно легко корректировать). Именно поэтому современный электронный учебник должен соответствовать следующим требованиям:

• информация по выбранному курсу должна быть хорошо структурирована и представлять собою законченные фрагменты курса с ограниченным числом новых понятий;

• каждый фрагмент, наряду с текстом, должен представлять информацию в аудио- или видеоформате;

• текстовая информация может дублировать некоторую часть аудио-или видеолекций;

• на иллюстрациях, представляющих сложные модели или устройства, необходима мгновенная подсказка, появляющаяся или исчезающая синхронно с движением курсора по отдельным элементам иллюстрации (карты, планы, схемы, чертежи сборки изделия, пульта управления объектом и т.д.);

• текстовая часть должна сопровождаться многочисленными перекрестными ссылками, позволяющими сократить время поиска необходимой информации, а также мощным поисковым центром, подключенным к специализированному толковому словарю по данной предметной области (глоссарию);

• видеоинформация или анимация должны сопровождать разделы, которые трудно понять в обычном изложении;

• аудиоинформация во многих случаях должна являться основной и порой незаменимой содержательной частью учебника.

Одновременно можно выделить следующие основные режимы работы электронного учебника: обучение без проверки; обучение с проверкой, при котором в конце каждой главы студенту предлагается ответить на несколько вопросов, позволяющих определить степень усвоения материала; тестовый контроль, предназначенный для итогового контроля знаний с выставлением оценки. Таким образом, современные требования к электронным учебникам включают структурированность, удобство в обращении, наглядность изложенного материала. Чтобы удовлетворить вышеперечисленные требования, целесообразно использование гипертекстовой технологии.

Электронный вариант учебника вмещает в себе и средства контроля, так как контроль знаний является одной из основных проблем в обучении. Долгое время в отечественной системе образования контроль знаний, как правило, проводился в устной форме. На современном этапе применяются различные методы тестирования. Многие, конечно, не разделяют этой позиции, считая, что тесты исключают такие необходимые навыки, как анализ, сопоставление и т.д. В системах дистанционного обучения применение новых технологий дает возможность качественно по-новому решить проблему.

Таким образом, можно надеяться, что применение новых информационных технологий способствует повышению эффективности обучения, а также является незаменимым инструментом для самостоятельной подготовки. Известно, что всякий учебный курс рассчитан на определенный срок изучения в зависимости от его трудоемкости. Руководствуясь учебной программой и методическими указаниями, обучающийся составляет персональный план обучения, то есть расписание своих собственных учебных занятий - он определяет, в какой конкретно день какой учебный вопрос модуля учебной программы он будет изучать, он может регулярно отмечать в этом персональном плане результаты своей учебы.

В исследовании особое внимание было уделено разработке оптимальной структуры подачи теоретического материала. Выбрав раздел в содержании, необходимо рассмотреть структурную схему его, определить вид каждой структурной единицы и рассмотреть связи между ними внутри этого раздела. Учитывая связи между структурными единицами из разных разделов, необходимо выбрать самые важные структурные единицы и обратить на них особое внимание при изучении. Если для изучения структурной единицы требуются знания единиц из предыдущих разделов, необходимо их повторить, после чего можно перейти к изучению содержания структурной единицы. После освоения содержания каждой структурной единицы целесообразно вновь вернуться к структурной схеме главы для повторения взаимосвязей и систематизации изученного материала.

На следующем этапе работы с конкретной темой-модулем обучаемый может проверить степень усвоенного материала и выявить пробелы в знаниях с помощью предложенных для самопроверки тестов. Если возникают затруднения при ответах на вопросы теста, необходимо вернуться к изучению соответствующих структурных единиц раздела. Последним этапом работы с темой-модулем является контрольное тестирование, ответы на вопросы которого передаются студентами в учебный центр для последующей оценки выполнения задания.

В нашем исследовании методика преподавания теории вероятностей и математической статистики выступает в качестве частного компонента системы преподавания дисциплин математического и естественно-научного цикла. При его разработке большое внимание было уделено соблюдению принципов дидактики высшей школы, обосновывающих и раскрывающих содержание, методы и организационные формы обучения. Поэтому наш электронный учебник и его применение в обучении были построены в полном соответствии с дидактическими принципами на основе наглядности, сознательности, систематичности, доступности и прочности усвоения знаний, умений и навыков. Следует помнить, что электронные учебники - это лишь средство, усиливающее возможности педагога, но не его заменитель. Именно с этой точки зрения нами рассматриваются проблемы, связанные с разработкой компьютерных учебников для вузов.

Электронный учебник «Теория вероятностей и математическая статистика» предназначен в первую очередь для студентов инженерно-технических направлений и специальностей и призван обеспечить доступность учебных материалов для самостоятельной работы и самоконтроля студентов. Трудоемкость данного электронного учебника составляет 3 зачетные единицы (108 часов); он может также быть полезен для всех категорий студентов, изучающих в том или ином объеме дисциплину «Теория вероятностей и математическая статистика».

Во введении перечислены основные цели и задачи изучения дисциплины «Теория вероятностей и математическая статистика» в техническом вузе и определена совокупность компетенций, которую необходимо сформировать у студента в процессе обучения дисциплине. Электронный учебник содержит все необходимые материалы для изучения двух разделов дисциплины: раздел «Элементарная теория вероятностей и случайных процессов», включающий 6 глав, и раздел «Основы математической статистики», включающий 2 главы.

В первом разделе «Элементарная теория вероятностей и случайных процессов» мы предлагаем рассмотреть следующие главы: «Случайные события»; «Случайные величины»; «Системы случайных величин»; «Функции случайных величин»; «Предельные теоремы теории вероятностей»; «Основы теории случайных процессов». Во втором разделе «Основы математической статистики» содержатся учебные материалы по следующим главам: «Выборки и их характеристики»; «Элементы теории оценок и проверки гипотез». Изложение теоретического материала по всем темам сопровождается рассмотрением большого количества примеров, ведется на доступном языке. Каждый из указанных разделов содержит тесты для самоконтроля и контрольную работу по тематике раздела. После теоретической главы следуют выводы, контрольные вопросы, примеры и задачи для самостоятельного решения, что позволяет студентам проверять свои знания, выполнять контрольные работы, предусмотренные программой учебной дисциплины «Теория вероятностей и математическая статистика», и самостоятельно готовиться к сдаче зачетов и экзаменов.

Тесты предназначены для самооценки студентами знаний, полученных при изучении соответствующего раздела. Тест состоит из 20 задач, правильное решение каждой из которых оценивается в один балл. На решение одной задачи выделяется 5 минут, таким образом, у студента в распоряжении есть 1 час 40 минут, чтобы попытаться набрать 20 баллов (максимальное количество) за каждый тест. Преподаватель имеет возможность осуществлять мониторинг результатов тестирования и давать студентам соответствующие рекомендации по изучению дисциплины.

Итогом изучения каждого из двух разделов электронного учебника является выполнение контрольной работы, варианты которой представлены в содержании комплекса. Студент выполняет один из 30 вариантов контроль-

ной работы в соответствии с номером его зачетной книжки или по указанию преподавателя.

Учебник можно изучать как последовательно - в соответствии с его содержанием, так и выборочно, обращаясь к тому материалу, который необходим студенту для решения конкретных заданий контрольной работы или для подготовки определенных экзаменационных вопросов. Учебник содержит глоссарий и список литературы, работа с которыми облегчает восприятие теоретического материала и позволяет лучше ориентироваться в терминологии.

Электронный учебник «Теория вероятностей и математическая статистика» может оказаться полезен и преподавателям, а его использование будет способствовать более глубокому изучению студентами курса математики и смежных дисциплин.

Литература

1. Зайнутдинова Л.Х. Создание и применение электронных учебников. - Астрахань: ООО «ЦНТЭП», 1999.

2. Полянский Н.М. Электронные учебники. - М.: Кибернетика, 2000.

3. Христочевский С.А. Базовые элементы электронных учебников и мультимедийных энциклопедий // Системы и средства информатики. Вып. 9. -М.: Наука; Физматлит, 2003.