MENU
Главная » Файлы » Научные статьи » 05.00.00 Технические науки

Интерактивные методические материалы: принципы построения и реализация в среде web-страниц. Ершов Б.Л.
10.05.2012, 17:25
Интерактивные методические материалы: принципы построения и реализация в среде web-страниц
Ершов Б.Л.


Interactive methodical materials: Principles of construction and realization are in environment of web- of pages

Ershov B.L.


Ивановский филиал Российского государственного торгово-экономического университета,
г. Иваново, Россия



Одним из эффективных методов обучения является применение интерактивных методических материалов, к которым можно отнести любые методические материалы, реализующие предъявление учебного материала и обсуждение его в какой-либо форме диалога. Наиболее полно преимущества таких материалов проявляются при комплексном воздействии их на все доступные органы чувств, по крайней мере, на зрение и слух, а также при использовании их для изучения пространственных объектов и динамично развивающихся процессов.

Наиболее просто, на наш взгляд, реализовать такие материалы можно в среде Web-страниц. Примеров достаточно много: это и мультимедийные курсы "Информационные технологии управления" и "Эконометрика" корпорации "Диполь", и различные электронные учебники и многое другое. Автором настоящей статьи с 1980-х гг. [1] проводится работа по созданию интерактивных методических материалов в разных программных средах. К их числу относятся и последние разработки "Руководитель самостоятельной работы студентов по теме "Программирование" [2] и две интерактивных лабораторных работы "Постановка задачи на программирование" и "Создание простого приложения в среде Visual Basic" [3].

Интерактивность неизбежно предполагает ведение диалога, сводящегося к постановке задачи (или вопроса), вводу ответа, его анализу и диагностике. Существует огромное количество разнообразных программ тестирования знаний обучаемых. Наиболее яркими представителями являются, на наш взгляд, программы "Экзаменатор" фирмы Кибертроникс и программа тестирования студентов в режиме on-line, использующаяся для централизованного тестирования остаточных знаний при аттестациях вуз'ов. Вторая программа – типичная тестирующая программа с выбором одного правильного ответа на поставленный вопрос из четырёх неправильных. Первая из упомянутых программ имеет более богатые возможности: имеется возможность ставить вопросы с выбором одного или нескольких ответов из множества возможных, проводить тесты соответствия и последовательности. Однако и в этой программе диагностика ошибок достаточно убога. Она сводится к сообщениям "верно-неверно" и к демонстрации примера правильного ответа. Кроме того, отсутствуют возможности формирования программой исходных данных и возможных ответов. Всё приходится делать вручную.

Между тем, автор настоящей статьи реализовывал алгоритмы диалога с диагностикой конструируемых численных и смысловых ответов. Диагностика ошибок предусматривала создание эталонных ответов в соответствии с предварительно проведённой классификацией возможных правильных и ошибочных ответов и сравнение с ними ответа обучаемого. При диагностике учитывались возможные отклонения ответов обучаемого от эталонов возможных ответов вследствие неточности вычислений и грамматических ошибок.

Целью настоящей статьи является формулирование принципов построения диалоговых программ и описание их реализации в среде web-страниц.

В общем случае построение интерактивной части (или множества частей) электронного методического материала описывается схемой, показанной на рис. 1. При описании алгоритмов в настоящей статье используется технология Р-графов, на которой узлами (кружками) показаны состояния процесса, стрелками – переходы из одного состояния в другое. Двойная стрелка обозначает сложное действие, которое состоит из множества простых и может быть развёрнуто вспомогательный Р-графом. В обобщённом виде реализация диалога использует линейный алгоритм, чего нельзя сказать о его составных частях, в которых используются сложные алгоритмы, содержащие и ветвления программы и циклы.

Перед началом программной реализации следует провести классификацию возможных ответов и разработать алгоритмы как расчёта исходных данных, так и формирования возможных ответов.

Формирование исходных данных для численного ответа сводится к расчёту параметров условия задачи. Обычно для упрощения вычислений автором используется функция вычисления случайного целого числа, лежащего в заданных пределах. Это удобно, например, для задачи о входном сопротивлении цепи, состоящей из последовательно соединённых активного R и реактивного X сопротивлений. Величину R можно выбрать как произвольное случайное число, желательно целое, а для получения значения Х, обеспечивающего наглядный результат, желательно, чтобы соблюдалось условие 0,25<Х/R<4. Следует иметь в виду, что текст вопроса может иметь несколько вариантов и содержать постоянную часть и части, меняющиеся в зависимости от варианта вопроса. В частности в рассматриваемом примере можно предложить определить входное сопротивление, или комплекс входного сопротивления в показательной форме, или комплекс входного сопротивления в алгебраической форме.

Формирование текстовых ответов сводится к формированию постоянных и сменных частей ответов. Формирование численных ответов, которые могут состоять из нескольких компонент, сводится к вычислению наборов компонент возможных ответов и допустимых отклонений ответов обучаемого от эталона возможного ответа. В рассмотренном выше примере о цепочке сопротивлений R и Х входное сопротивление цепи может выражаться в комплексной форме и иметь две компоненты: модуль и аргумент или вещественную и мнимую часть. Возможные ответы:

· правильный, предусматривающий расчёт с применением треугольника сопротивлений;

· неправильный, предусматривающий тот же алгоритм, но с неправильным знаком мнимой части;

· неправильный, при расчёте которого используется треугольник сопротивлений, но не верно определяется мнимая часть или аргумент;

· неправильный, получаемый простым сложением значений R и Х.

Дополнительно необходимо задать предельные погрешности вычислений компонент правильного и неправильного ответов.

Постановка задачи сводится к демонстрации условия задачи или текста вопроса. При проектировании кадра постановки задачи следует иметь в виду, что в состав текста могут входить рисунки с разным обтеканием текстом и средства ввода ответа. В качестве средств ввода ответа могут использоваться текстовые окна, окна выбора, кнопки опций и окна списков. Все эти элементы имеют своё описание и на web-страницах в виде соответствующих тегов языка HTML.

Текст задачи или вопроса должен сопровождаться средствами вывода диагностических сообщений. Проще всего на web-странице для этой цели использовать пару тегов языка HTML <div>…</div>, предоставляющих очень широкие возможности для вывода информации [2,3]. Примеры возможных вариантов кадра постановки вопроса или задачи показаны
на рис. 2. На этом рисунке кружками обозначены кнопки опций, квадратиками – окна выбора, прямоугольниками светлого серого цвета текстовые окна, прямоугольниками темного серого цвета – рисунки. Справа (рис. 2,а и б) или снизу (рис. 2,в и г) от возможных ответов можно поместить вывод диагностических сообщений.

Некоторые варианты кадра постановки вопроса (задачи) с выбором одного ответа (а), группы ответов (б), конструируемым текстовым ответом (в), теста соответствия и
последовательности (г) и варианты размещения рисунков (д) и (е).

Диагностика ответа сводится к сравнению его с эталонами возможных ответов. Случаи выборочного (одного или группы) ответа тривиальны. В простейшем случае выбора одного ответа из нескольких (рис.2,а) ответ обучаемого характеризуется номером выбранной кнопки опций, в случае выбора группы ответов (рис. 2,б) – массивом логических переменных, отражающих состояние окон выбора. В первом случае номер выбранного ответа является номером диагностического сообщения. Во втором случае состоянию "выбран-не выбран" каждой кнопки соответствует своё диагностическое сообщение.

В случае конструируемого ответа следует все элементы ответа обучаемого привести к некоторому стандартному виду. Например, заменить все синонимы слов одним словом, которое будет принято для диагностики, или перевести все слова в верхний или нижний регистр, убрать двойные и концевые пробелы и т.д.

В случае конструируемого численного ответа каждая компонента ответа обучаемого сравнивается с эталонами компонент возможных ответов. Наличие допустимых отклонений приводит к существованию для каждой компоненты возможного ответа своеобразного "доверительного" интервала. Если все компоненты ответа обучаемого попадают в доверительные интервалы, то считается, что ответ обучаемого совпадает с возможным ответом, для которого определено диагностическое сообщение. Следует предусматривать случай отсутствия совпадения конструируемого ответа ни с одним возможным.

Сложнее всего диагностировать конструируемый текстовый ответ. В простейшем случае он может сводиться к одному слову, которое можно сравнить с эталонами возможных ответов обычным логическим оператором. Чаще встречается необходимость анализа целой фразы или нескольких фраз. В этом случае анализ можно производить по наличию тех или иных ключевых слов и, возможно, последовательности их следования. Следует иметь в виду, что ключевые слова могут быть введены обучаемым в разных вариантах. Например в разных падежах единственного и множественного числа (имена существительные и прилагательные) или в разных склонениях и формах (глаголы). Конечно, зная ключевые слова можно составить ответ, формально совпадающий с одним из возможных, но не имеющий вообще никакого смысла. Тем не менее, наличие всех ключевых слов можно с высокой вероятностью считать признаком совпадения ответа обучаемого с эталоном возможного ответа, а отсутствие отдельных из них может означать необходимость постановки уточняющих вопросов.

Самый сложный случай представляет диагностика ответа, который является результатом многоэтапных вычислений. Первый этап диагностики – попытка выявить совпадение с одним из возможных ответов. Как правило, она успешна только в случае правильного ответа. Если ответ неверен, то возникает необходимость локализации ошибки, т.е. выявления этапа, на котором эта ошибка возникла. Для этого обучаемому можно, например, предъявить несколько вариантов алгоритма вычисления и предложить указать применённый им алгоритм. Далее проверять действия обучаемого поэтапно. Обнаружив ошибку, выполнить расчёты возможных ответов, считая ошибочный результат этапа правильным. После этого вновь повторить сравнение ответа обучаемого с возможными ответами и, если совпадения ни с каким ответом нет, продолжить процесс локализации ошибки. В итоге будут постепенно обнаружены, зафиксированы и классифицированы все ошибки, что позволит сформировать диагностическое сообщение.

На последнем этапе выводится диагностическое сообщение, которое может состоять из нескольких частей, распределённых по площади экрана монитора, или сформировано как единое целое. Принятие решения о дальнейшей работе является заключительным шагом проработки раздела учебного материала. Оно может осуществляться по различным алгоритмам. Простейшим, но, обычно, неприемлемым решением является переход к следующему разделу учебного материала или отработке следующего типа задач независимо от результата проработки текущего раздела или решения текущего типа задач.

Более конструктивным и обоснованным является принятие решения о дальнейшей работе на основании результатов решения как текущей задачи, так и группы задач одного типа. В этом случае возможны следующие ситуации:

· получены правильные решения группы N задач одного и того же типа при М попыток решения;

· текущая задача решена правильно, число решенных задач текущего типа меньше запланированного;

· текущая задача решена неправильно, ошибка встретилась впервые;

· текущая задача решена неправильно, ошибка встретилась многократно;

· многократные решения задач не позволили получить многократно повторяющееся правильное решение.

В первом случае отношение N/M можно считать мерой вероятности успешного решения аналогичной задачи в будущем. Если вероятность успешного решения устраивает, то можно перейти к отработке задач следующего типа, в противном случае нужно решить ещё одну подобную задачу. Во втором случае следует продолжить решение задач текущего типа.

В третьем случае следует вывести сообщение об ошибке, разъяснить ошибку и предоставить возможность повторного решения текущей задачи. В четвёртом случае при малом числе попыток решения задачи следует дать возможность повторить решение, а при достаточно большом числе таких попыток показать правильное решение и перейти к решению аналогичной задачи. В пятой ситуации следует прервать сеанс работы с машиной для получения разъяснений от преподавателя.

Как уже указывалось, интерактивный методический материал может существовать в форме web-страниц. Для ускорения загрузки в память машины его приходится оформлять в виде сайта, т.е. множества web-страниц. Интерактивный обучающий курс должен состоять из страниц, предъявляющих учебный материал, тренажёра, с помощью которого отрабатывается применение теоретического материала и закрепляется его усвоение, и теста, с помощью которого окончательно определяется общий уровень усвоения учебного материала.

Вследствие разбивки интерактивного методического материала на страницы все части обучающего курса окажутся распределенными по страницам. Совершенно очевидно, что на первой странице тренажёра и теста должен быть сформирован сценарий тренировки или теста, который определяет число задач каждого типа, подлежащих решению, и последовательность их отработки. Эта страница является своеобразным диспетчером, который методом showModalDialog() объекта window языка VBScript поочерёдно открывает страницы с задачами или вопросами, оформленные как модальные диалоговые окна. Параметрами этого метода являются имя файла, одержащего код страницы диалогового окна и имена текстовых окон, скрытых текстовых окон и т.д. В простейшем виде вызов метода showModalDialog() передающий данные из окна hidbox2 на страницу диалогового окна имеет вид:

hidbox1.value= showModalDialog("dialogname.htm",hidbox2.value),

где hidbox1 и hidbox2 – имена скрытых текстовых окон первой страницы тренажёра (теста);

dialogname.htm – имя файла, содержащего HTML-код страницы задачи или вопроса.

Работа с данными на странице диалогового окна показана на рис. 3 (имена процедур и функций здесь и в дальнейшем могут быть назначены произвольно). Чтение параметров, присланных в диалоговое окно осуществляется процедурой Proc_name(), вызываемой при загрузке страницы диалогового окна в теге <body>, которая через свойство DialogArguments помещает переданный параметр в скрытое окно hidbox3.

<body language=VBScript on load=Proc_name>

. . .

<script language=VBScript>

Sub Proc_name()

hidbox3.value=DialogArguments

End Sub

Sub Return_Data()

window.returnValue= hidbox4.value: close

End Sub

</script>

. . .

</body>

Рис. 3. Работа с данными на странице диалогового окна

Далее в диалоговом окне отрабатывается задача в соответствии с рис. 1, результату решения задачи присваивается соответствующий числовой код, который в процедуре Retudrn_Data() пересылается в скрытое окно hidbox1 первой страницы тренажёра (или теста) через свойство returnValue объекта window перед закрытием диалогового окна методом close.

Реализация операций рис.1 выполняется двумя функциями Func1(), Func2() и Func2() скрипта, написанного на языке JavaScript. В первой функции формируются исходные данные задачи, сменные части условия задачи или вопроса, диагностические сообщения. Если ответ выборочный, то можно задать переставить текстов возможных ответов случайным образом. Вторая функция выводит исходные данные и сменные части в текст условия задачи, используя параметр innerHTML именованных тегов <div …> …</div>. Третья функция выполняет диагностику ответа, выводит диагностическое сообщение, присваивает численный код результату и помещает его в скрытое окно hidbox4. Пересылка параметров между функциями осуществляется через глобальные параметры, описанные в упомянутом скрипте на языке JavaScript.

Описанные принципы построения интерактивной части обучающих курсов и их реализации опробованы автором в [1 – 3] и оказались работоспособными. Представляется перспективной разработка и внедрение унифицированных кодов процедур и функций в практику разработки интерактивных методических материалов.



Список использованной литературы

1. Ершов Б.Л. Автоматизированный учебный курс "Изображение синусоидальной функции комплексным числом и вектором. Законы Кирхгофа в символической форме": Текст программы и документация. – Каталог ОФАП Минвуза СССР, 1988 г.

2. Ершов Б.Л. Организация самостоятельной работы студентов по дисциплине "Информатика" с применением дистанционных технологий // В сб. Актуальные проблемы экономики, торговли и управления. Сборник статей по материалам итоговой научно-практической конференции, проводимой в рамках международной научно-практической конференции "Румянцевские чтения" – Иваново: Ивановский филиал РГТЭУ, 2011.

3. Ершов Б.Л. Электронный обучающий ресурс "Лабораторные работы "Создание простого приложения в среде Visual Basic"// В сб. "Современное образовательное пространство: пути модернизации: материалы международной заочной научно-практической конференции. 6 июня 2011 г. – Чебоксары: НИИ педагогики и психологии, 2011.

4. Стивен Хольцнер. Dinamic HTML: руководство разработчика: Пер. с англ. – К., Изд. группа BHV, 2000
Категория: 05.00.00 Технические науки | Добавил: GOD | Теги: материалы:, методические, Ершов, Построения, интерактивные, Б.Л., реализация, среде, принципы, web-страниц.
Просмотров: 2437 | Загрузок: 0 | Комментарии: 1
Всего комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]