Информатизации обучения

Тема 6.1. Инструменты для создания средств информатизации

Учителя и ученики не являются разработчиками мультимедиа-ресурсов, используемых в образовании. Чаще всего педагоги и школьники выступают в качестве пользователей таких средств. Однако практика показывает, что с каждым годом все большее количество учителей не может остаться в стороне от разработки пусть и простых, но электронных средств обучения. В связи с этим современному педагогу целесообразно иметь представление, как о технологиях разработки качественных мультимедиа-ресурсов, так и об аппаратных и программных средствах – инструментах для создания компьютерных средств обучения.

Для создания многих простейших мультимедиа-ресурсов широко используются различные HTML-редакторы. Следует при этом учитывать, что язык HTML достаточно динамично развивается, так что ресурсы, удовлетворяющие новому стандарту языка, могут некорректно воспроизводиться старыми версиями браузеров.

Кроме того, использование браузеров для просмотра накладывает дополнительные ограничения на характер представления учебной мультимедиа информации.

Следует заметить, что системы программирования, используемые для создания локальных компонент, позволяют включать в мультимедиа курс и обращение к ресурсам сети Интернет, интегрируя сетевые и локальные образовательные ресурсы.

Говоря более точно, следует отметить, что при создании мультимедийных гипертекстовых ресурсов и мультимедийных страниц для сети Интернет чаще всего используются следующие языки и инструменты:

· язык разметки гипертекста (HTML) – стандартный язык, используемый в Интернет для создания, форматирования и демонстрации информационных страниц;

· язык Java – специализированный объектно-ориентированный язык программирования, аналогичный языку C++. Данный язык был разработан специально для использования интерактивной графики и анимации в ресурсах Интернет. Многие готовые приложения (Java applets) доступны в Интернет и их можно выгрузить на компьютер пользователя для дальнейшего использования при создании собственных информационных сетевых и несетевых мультимедиа-ресурсов;

· язык VRML (Virtual Reality Modeling Language) позволяет создавать и размещать в сети объемные трехмерные объекты, создающие иллюзию реального объекта намного сильнее, чем простые анимации. Подобные трехмерные объекты в зависимости от их «объема» принято называть «виртуальными комнатами», «виртуальными галереями» и «мирами»;

· CGI (Common Gateway Interface) – по сути является не языком программирования, а спецификацией, описывающей правила сбора информации и создания баз данных. Разработчики используют язык PERL или какой-либо другой язык для того, чтобы создавать CGI–программы, которые позволяют размещать в сети и обеспечивать работу «динамических документов». Так, например, пользователи сталкиваются с подобными программами, заполняя в режиме реального времени на Интернет-страницах бланки анкет и отзывов, отвечая на вопросы тестов и т.п.

Учителя и учащиеся могут использовать и другие инструменты для создания мультимедиа-ресурсов. Для этого педагоги должны выбрать программу-редактор, которая будет использоваться для создания страниц мультимедиа-средства. Существует целое множество инструментальных сред для разработки мультимедиа, позволяющих создавать полнофункциональные мультимедийные приложения. Такие пакеты, как Macromedia Director или Authoware Professional являются высокопрофессиональными и дорогими средствами разработки, в то время, как FrontPage, mPower 4.0, HyperStudio 4.0 и Web Workshop Pro являются их более простыми и дешевыми аналогами. Такие средства, как PowerPoint и текстовые редакторы (например, Word) также могут быть использованы для создания простейших мультимедиа-ресурсов.

Перечисленные средства разработки снабжены подробной документацией, которую легко читать и воспринимать. Конечно же, существует множество других средств разработки, которые могут быть с равным успехом применены вместо названных.

Мультимедийная информация, размещенная в Интернет может представлять из себя компьютерные файлы достаточно больших размеров. Это может быть связано с наличием средств интерактивности, подключения аудио- и видеофрагментов, графических изображений высокого разрешения и пр. В связи с недостаточной пропускной способностью и надежностью существующих каналов связи полномасштабное использование таких информационных ресурсов в учебном процессе может быть затруднено.

В некоторых случаях избежать проблем, связанных с отсутствием или плохим качеством телекоммуникационных сетей, можно за счет работы с такими ресурсами в локальном режиме. В ходе локального взаимодействия с мультимедиа-ресурсом, школьники получают информацию не из телекоммуникационных сетей, а из источников внутренней или внешней памяти своего же компьютера. При этом содержание информационного ресурса и способы представления информации в нем полностью соответствуют тем, что размещены в Интернет. Зачастую, такие ресурсы просто копируются из сетевых источников в ходе сеанса телекоммуникационной работы, а затем предъявляются учащимся в локальном варианте.

Сравнительно большой объем предоставляемой в таком случае мультимедийной информации не позволяет использовать традиционные гибкие магнитные диски (дискеты) для ее переноса и хранения. Частично, хранение набора Интернет-сайтов может быть обеспечено за счет использования несъемных жестких магнитных дисков («винчестеров»), имеющихся на всех современных компьютерах. Однако такой способ представления мультимедийной информации практически полностью блокирует возможность переноса информации с одного компьютера на другой.

Наиболее перспективным, с точки зрения образования, средством хранения мультимедийной информации, получаемой из Интернет являются оптические лазерные компакт-диски (CD). Благодаря высокотехнологичным лазерным методам записи и считывания информации на этом носителе при его относительно малом физическом размере можно качественно представить достаточно большое количество мультимедиа информации.

Использование CD в качестве средства обучения может привнести в учебный процесс школы следующие основные преимущества:

· предоставление школьникам мультимедиа информации, традиционно размещаемой на средствах телекоммуникаций, с учетом ее структуры и специфики визуализации;

· предоставление обучаемым новых возможностей для глубокого понимания содержания учебных курсов и их взаимосвязей, тренинга навыков и умений, запоминания и самоконтроля знаний;

· компенсация недостаточности времени, уделяемого педагогом индивидуальной работе с учащимся, а в некоторых случаях и недостаточный профессионализм учителя;

· осуществление комплексного мультимедийного воздействия с обратной связью;

· обеспечение самоконтроля в режиме ограниченного времени;

· высокая мобильность, переносимость и тиражируемость мультимедийного информационного материала, используемого в учебном процессе.

Вопросы разработки средств информатизации образования являются многоаспектными и не простыми. Технические и технологические особенности таких разработок рассматриваются в специальной литературе.

Тема 6.2. Анализ содержания обучения

Вопросы отбора содержания образования и как следствие отбора содержания образовательных мультимедиа-ресурсов на сегодняшний день являются сложной и актуальной проблемой, постоянно привлекающей внимание ученых, методистов, преподавателей. Существует большое количество различных подходов к преподаванию, в процессе разработки и реализации которых вырабатывается специфический язык учебных дисциплин, выявляются основные понятия образовательных областей, определяются содержание и структура обучения. Решение проблемы отбора содержания усложняется и в связи с тем, что в настоящее время в преподавании практически всех дисциплин помимо учебников и учебных пособий необходима разработка средств информатизации, нацеленных на комплексное использование компьютерной техники в учебном процессе.

Первоначальный вопрос, требующий разрешения, заключается в разграничении толкований понятий предметной и образовательной областей, которые должны стать отправной точкой для дальнейшего изложения.

На протяжении всей истории педагогики изучается соотношение науки и учебного предмета, формирование критериев отбора учебного материала на основе методологического анализа состояния и перспектив развития предметных научных отраслей. Учебный предмет представляет собой не результат проецирования соответствующей отрасли науки на обучение, а итог дидактической переработки определенной системы знаний, умений и навыков, необходимых для овладения интеллектуальной, материально-практической, социальной или духовной деятельностью.

Предметная область – совокупность понятий, знаний и представлений научной отрасли или отрасли деятельности человека. В то же время под образовательной областью понимается подмножество предметной области, взятое за основу содержания образовательной деятельности и адаптированное к психолого-возрастной специфике контингента обучаемых.

Подход к формированию содержания фиксированной образовательной области, значимый для построения содержания мультимедиа-ресурсов сводится к следующим основным этапам:

1. Определить предметную деятельность проектируемой учебно-познавательной деятельности: очертить круг объектов, вовлекаемых в познавательную деятельность и задать перечень понятий, проблем и методов, с позиций которых выделенный круг объектов будет изучаться;

2. Сформулировать закономерности, которые должны быть усвоены в рамках учебной дисциплины;

3. Оценить соотношение между компонентами системы знаний, связанными с описанием, объяснением изучаемых явлений, обоснованием формулируемых закономерностей, с выполнением познавательных действий, предписаний;

4. Сформулировать общие положения, на знание которых будет опираться формируемая учебная дисциплина;

5. Сформировать перечень заданий, выполнение которых будет выступать критерием усвоения содержания учебной дисциплины;

6. Сформулировать перечень задач, значимых с точки зрения развития конкретной профессионально-педагогической деятельности.

Необходимо придерживаться следующей ориентировочной поэтапной технологии формирования содержания учебного предмета:

1. Ориентируясь на современные научные труды (монографии, статьи и т.д.) по предмету изучения, необходимо построить логическую структуру содержания данного раздела науки;

2. Сформулировать принципы отбора содержания;

3. Опираясь на данные принципы, отобрать из сформированной структуры содержания необходимое число учебных элементов, построить логическую структуру учебного предмета (образовательной области) и убедиться в неизбыточности и достаточности полученных учебных элементов для достижения целей обучения.

Кроме вышеотмеченных шагов по формированию содержания образовательной области следует запланировать изучение возможных уровней усвоения содержательного материала, обоснование отсутствия перегрузки в деятельности обучаемых, разработать требуемый учебный материал, представляя его с помощью мультимедиа-технологий.

Существенным элементом формирования содержания мультимедиа-ресурсов является структурирование образовательной области. Одним из возможных методов в этом случае может стать использование в качестве содержательной базы для структурирования множества понятий образовательной области, содержание которой должно лечь в основу создаваемого мультимедиа-средства.

Выработка системы понятий образовательной области является ключевым моментом в процессе отбора и формирования содержания учебной дисциплины, а также в использовании отобранного содержания в разработке мультимедиа-средств. Примечательно, что с проблемами корректного отбора понятий сталкиваются специалисты, работающие практически во всех научных областях, связанных с современным учебным процессом.

Понятием называется логически оформленная общая мысль или представление о классе предметов или явлений. В то же время под термином понимается слово или словосочетание, выражающее специальное понятие, которое соотнесено с другими понятиями в данной предметной области и имеющее уникальное научное определение.

В процессе отбора терминов необходимо учитывать следующие факторы:

· необходимо правильное, возможно более однозначное соотнесение термина с его лексическим эквивалентом;

· термин не может быть свободен от общего контекста, в котором он используется;

· для правильного понимания термина необходимо знать его морфологическое строение, семантические особенности, отличающие его от общеупотребительных слов, основные типы терминов, их структурные особенности и специфику употребления.

Предварительное определение систем понятий формируемой образовательной области или ее подмножества, отбираемого для создания мультимедиа-ресурса, должно стать первым этапом в определении содержания обучения. Разработка подобной системы, в свою очередь, складывается из двух неотъемлемых друг от друга компонент: определения собственно понятий, являющихся «каркасом» всего учебного материала и разработка их структуры – выявления связей между отдельными понятиями.

Следует учитывать, что формирование понятий (или их усвоение) предполагает умение субъекта организовать деятельность по выявлению свойств, присущих некоторым реальным объектам или идеям. Способность к формированию понятий состоит в умении выяснять свойства, присущие некоторому классу объектов или идей. Ориентация на корректное формирование понятий у обучаемого является одной из главных составляющих формирования содержания любой образовательной области.

Важную роль в познании играют общие понятия (категории), которые рассматриваются в качестве исходных понятий, неопределяемых через другие понятия. В логике и теории систем категориями являются такие понятия как объект, свойство, отношение, суждение, умозаключение, истина, система, среда, предметная область и т.д.

Отбор каждого понятия должен осуществляться с учетом таких важных показателей как:

· познавательная значимость и дидактическая ценность;

· соответствие содержанию науки и месту в ее теоретической системе;

· доступность обучаемым;

· адекватность материализованных форм выражения понятия его содержанию и толкованию;

· взаимосвязь с другими важнейшими понятиями образовательной области;

· возможность оптимального функционирования в обучении.

Рассмотрим некоторые шаги к построению системы понятий, использование которой было бы возможным при создании мультимедиа-ресурсов. Для построения такой системы необходимо выявить естественно-логическую модель изучаемой предметной области. Эта задача не может быть решена средствами конкретной учебной дисциплины. Она решается экспертом на основе знания теории данного предметного направления как науки: система понятий для фиксированной образовательной области может быть выбрана только на основе научной системы понятий, являться ее частью.

Естественно-логическая модель несет в себе наиболее полную информацию об образе данного развивающегося понятия. Однако часть этой информации может быть задана в неявном виде. В отличие от нее концептуальная модель позволяет полностью раскрыть как содержание определяемого понятия, так и способ включения в него определяющих понятий. Отметим, что уже на этом этапе встает вопрос о структуризации понятий и выявлении связей между ними, хотя бы и по принципу «родитель» – «потомок».

Построение корректной системы понятий способствует упрощению как самого содержания образовательной области, так и технологии его определения. Однако «перегруженная» система понятий, имеющая большую степень вложенности терминов, может сыграть и отрицательную роль, сильно усложняя и «запутывая» содержание. Принципиально можно построить структуру образовательной области, доведя деление до неопределяемых аксиом. Вместе с тем, такое деление делает структуру слишком громоздкой. Очевидно, что количество уровней или сложность понятийной структуры должны определяться в каждом конкретном случае, исходя из целей обучения и, возможно, из специфики и целей применения разрабатываемых образовательных мультимедиа-средств.

Понятия и различного вида связи между ними получили название тезауруса. Говоря более точно, под тезаурусом понимается множество смысловыражающих элементов (слов, словосочетаний и т.п.) некоторого языка с заданными смысловыми отношениями.

Упрощенно под тезаурусом можно понимать конкретный способ задания множества понятий и отношений на нем. Например, традиционный общеязыковой тезаурус был описан еще в словаре Роджета. Ключ к традиционному тезаурусу представляет собой алфавитный словник, где для каждого слова указаны содержащие его рубрики (тем самым и слова, находящиеся с данными в отношении синонимии). Структура разделения рубрик на подрубрики задает родо-видовые отношения на множестве слов. Понятие тезауруса (греч. thezaurus - сокровище, богатство, запас) пришло в педагогику из лексикографии, где оно возникло в связи с созданием одноязычных словарей, в которых слова сгруппированы по смысловым гнездам.

Необходимое для создания содержательного наполнения мультимедиа-ресурсов формирование тезаурусов образовательных областей может проводится согласно следующих этапов.

1. Выявление на основе анализа литературных источников основных понятий образовательной области, их определение и составление перечня понятий, возможно в виде простого алфавитного списка.

2. Выявление связей между понятиями, определение критериев их классификации, рассмотрение связей в соответствии с различными критериями составления отношений.

3. Составление тезауруса – взаимосвязанного описания отношений между понятиями.

4. Построение модели системы понятий в виде иерархической структуры.

5. Выявление необходимости дополнения определений в связи с проектированием отношений между понятиями.

6. Проверка построенной понятийной структуры на смысловую замкнутость, непротиворечивость и достижимость.

7. Корректировка и уточнение системы понятий образовательной области, разработка концептуальных положений, необходимых при определении содержания и разработке средств обучения.

Сформированные тезаурусы должны стать своеобразным сырьем для последующего построения структур образовательной области и их обработки с целью построения образовательных мультимедиа-ресурсов.

Более наглядно тезаурус можно представить в виде таблицы, в которой t_i – понятия образовательной области, а v_i – логические связи.

	t1	t2	t3	...	tn
t1		v1		...
t2				...	v3
t3				...	v4
...	...	...	...	...	...
tn			v2	...

Таблица. Табличное представление тезауруса образовательной области

Принципы определения связей v_i могут быть различными. Рассмотрим приемы формирования системы межпонятийных связей, максимально приближенные к практике. В частности, известна градация межпонятийных связей на структурные и семантические.

К структурным относятся связи, определяемые согласно отношений «быть частью», «иметь», «быть подвидом», «состоять из» и т.п. К семантическим связям, имею­щим педагогическую значимость, относятся связи постулируемые по принципам «обобщение», «конкретизация», «аналогия», «уточнение», «упрощение», «отклонение» и «коррекция».

Возможны межпонятийные связи, построенные согласно еще двум типам отношений: «быть наследником» (или «быть предком») и «быть базовым» (или «быть актуальным»). В качестве отношения «быть наследником» может быть выбрано отношение типа «конкретизация» или «уточнение».

При проектировании тезауруса предметной или образовательной области, равно как и структуры содержательного наполнения мультимедиа-средства, одно из отношений выбирается в качестве связеобразующего. Если главным выбрано отношение «предок-наслед­ник», то тезаурус представляет собой классификацию, на верхних уровнях которой расположены более общие понятия. Примерами таких систем понятий и связей могут служить биологические классификации животных и растений или поуровневая классификация химических элементов, часто используемые в общем среднем образовании.

В случае, если в качестве связеобразующего выбрано отношение «актуальный-базовый», тезаурус представляет собой поуровневое описание сложного объекта или процес­са, а верхние уровни ее соответствуют более сложным (структурно или идейно) объектам. Примерами могут служить поуровневые описания технических устройств (корабль, двигатель авто­мобиля, компьютер) или иерархии целей (действий, навыков) при реше­нии задач школьного курса математики.

При построении тезауруса образовательной области и его использовании в создании мультимедиа-ресурсов выбор связеобразующего отношения определяется целями, формой и контекстом его последующего применения в учебном процессе в системе общего среднего образования.

Таблица, представленная выше для конкретизации тезауруса, на самом деле является графом с вершинами t_i, а элементы v_i соответствуют его ребрам. Граф можно понимать как множество вершин – терминов и множество связей – отношений между вершинами Однако, как показывает практика, графы с присущими им циклами (наличие в графе пути по ребрам от вершины к самой себе) не являются идеальной структурой для построения электронных версий тезаурусов, их обработки, а тем более для разработки мультимедиа-средств. Решение данной проблемы лежит в использовании специальных подграфов, которые получаются за счет удаления циклов из исходного графа-тезауруса.

Очевидно, что понятие графа как нельзя лучше подходит для описания тезаурусов. Чтобы пояснить это утверждение, попытаемся привести пример упрощенного графового представления некоторых понятий общеобразовательного курса информатики. Пусть в качестве таких понятий выступают: “Информация”, “Визуальная информация”, “Звук”, “Текст”, “Графическое изображение”, “Компьютер”, “Алгоритм”, “Данные”, “Язык программирования”. Вполне возможно, что один из допустимых способов их связывания порождает граф, отраженный на рисунке.

Рисунок. Представление понятий общеобразовательного курса информатики в виде графа

Другой пример графа, теперь уже для основных понятий школьной математики, приведен на следующем рисунке. На нем показана взаимосвязь таких понятий как “Численные значения”, “Арифметические выражения”, “Простые дроби”, “Натуральные числа”, “Целые числа”, “Десятичные дроби”, “Сложение”, “Вычитание”, “Деление”, “Умножение”. Безусловно, возможно построение и других структур, связывающих данные понятия на основании других критериев структуризации.

Рисунок. Представление понятий школьного курса математики в виде графа.

Представление содержания образовательной области в виде графа может дать обширную информацию о взаимосвязи понятий для специалистов, занимающихся разработкой содержания обучения. Подобная информационная структура может служить хорошей основой или «каркасом», легко превращающимся в то или иное образовательное мультимедиа-средство путем конкретизации имеющихся в графе понятий, а также дополнением вершин соответствующим учебным материалом в виде пояснений, задач, тестов, практических заданий и т.п.

Наличие в графе циклов сильно усложняет процессы его обработки и, тем более, понимания. Циклы нарушают структуру графа, ломают давно сложившиеся стереотипы о переходах от «общего» к «частному» и от «простого» к «сложному», а эти принципы традиционно лежат в основе методологии учебного процесса. Присутствие цикла в содержании обучения или в учебном мультимедиа-средстве может привести к тому, что, начиная изучать некоторое понятие, отталкиваясь от его определения и изучая следующие за ним по смыслу понятия, школьник может через некоторое время вновь прийти к уже изученному. В этом случае встанет естественный вопрос о наличии логики в изложении учебного материала. Кроме того, графы, имеющие циклы, как правило, плохо поддаются обработке. Элементарный обход информационной структуры, связанный с последовательным просмотром всех вершин, в этом случае сильно затруднен.

Существует несколько способов преобразований графов, приводящих к ликвидации циклов. В их числе пренебрежение малозначимыми связями, объединение циклической конструкции в одну вершину и переформулирование соответствующего понятия, изменение критерия, лежащего в основе связывания понятий и другие приемы.

Попытка ввести ограничение на наличие циклов в графах, связанных с представлением тезаурусов образовательных областей, приводит к определению более приемлемой для хранения информации структуры – дерева или, иначе, иерархии. Определим дерево (иерархию) как связный граф, не имеющий циклов. Таким образом, передвигаясь по направлению от некоторой вершины дерева, мы уже никогда не придем к ней вторично, что и соответствует последовательному характеру обучения с применением соответствующих мультимедиа-средств. При этом остается возможность перехода от одной вершины к нескольким следующим, связанным с данной вершинам. Для понятия «дерево» не делается никаких ограничений на количество вершин, которые могут быть связанны с данной вершиной.

Иерархии, задающие связи по принципу «родительская вершина порождает набор сыновьих», наиболее естественным образом аппроксимируют тезаурус и, как следствие, содержание большинства образовательных областей. Деревья-иерархии в явном виде отражают логическую подчиненность понятий, входящих в тезаурус, позволяют говорить об отношениях “общее-частное”, способах конкретизации понятий через понятия более низкого уровня и, что немаловажно, позволяют на практике сформировать содержательное наполнение мультимедиа-средств для системы общего среднего образования.

Тема 6.3. Разработка образовательных гипермедиа-ресурсов

Использование гипертекстовых технологий в построении образовательных мультимедиа-средств может быть тесно связано с описанными подходами к построению тезаурусов. Иерархии понятий, снабженные глоссарием (алфавитным списком), комментариями и дополнительной гипермедиа-информацией, являются тезаурусами образовательных областей. Такой тезаурус практически полностью совпадает с тезаурусом гипермедиа-средства: в обоих случаях мы имеем дело с множеством понятий, связей между ними и некоторой дополнительной информацией.

В связи с этим, процесс получения образовательного гипермедиа-ресурса (и даже традиционного «бумажного» учебника) может быть сведен к достаточно формализованному и поддающемуся компьютерной обработке процессу обхода иерархической структуры с генерацией для каждой вершины дерева (понятия тезауруса) соответствующей информационной статьи, содержащей гиперссылки согласно ребрам иерархии (связи между понятиями тезауруса) и информацию, представленную в дополнительных мультимедиа-файлах. В этом случае название вершины иерархии должно совпадать с заголовком тезаурусной статьи гипермедиа, который, в свою очередь должен быть идентичен наименованию соответствующей информационной статьи.

При построении и редактировании иерархии и алфавитного списка возможно использование ничем не ограниченных названий для определения понятий образовательной области. В качестве них могут выступать слова, фразы и даже полные, законченные по смыслу предложения. В этом случае именно эти «многословные» названия вершин будут использованы для заголовков тезаурусной и информационной статей гипермедиа.

Тезаурус образовательной области, содержащий в себе множество понятий и связей между ними, представляет собой ту смысловую основу, которая должна быть доведена до учащегося в результате процесса обучения. В этой связи содержание любых средств обучения, включая мультимедиа-ресурсы, должно строиться в строгом соответствии с подобными информационными иерархиями. Однако практика показывает, что для нормального учебного процесса этого недостаточно. Необходим дополнительный учебный мультимедиа-материал, с помощью которого до обучаемого могли бы быть доведены особенности информационной базы, содержащейся в тезаурусе образовательной области. При этом содержание, объем и вид такого мультимедиа-материала должны варьироваться в зависимости не только от специфики образовательной области, но и от индивидуальных особенностей конкретного контингента обучаемых.

Необходимо дополнение элементов иерархической структуры различными информационными объектами, построенными по принципам гипермедиа и мультимедиа. Говоря более точно, каждая вершина иерархической структуры имеет некоторое множество атрибутов, к числу которых относятся параметры вершин, комментарии и множество дополнительных файлов, присоединенных к вершине. В качестве дополнительных могут выступать файлы практически всех известных информационных форматов и содержать в себе мультимедиа-информацию – простой или форматированный текст, рисунки, схемы, таблицы, диаграммы, фотографии, аудио- или видеозаписи, вопросы или варианты ответов тестов и пр. Наличие или отсутствие присоединенных файлов никак не отражается на структуре понятий, но в совокупности с ней представляет собой систему необходимых информационных компонентов для разработки образовательных мультимедиа-ресурсов. Содержимое присоединенных файлов используется при компоновке содержания гипермедиа-страницы мультимедиа-ресурса, соответствующей данному понятию иерархии.

Кроме стандартных требований, накладываемых на любой гипермедиа-ресурс, образовательные мультимедиа-средства, создаваемые с помощью тезаурусов, должны подчиняться еще и специализированным требованиям, соблюдение которых происходит при обработке иерархий. В частности, в гипермедиа-средстве наряду с информационными страницами и, возможно, индексом должна присутствовать страница со структурой содержательного наполнения средства, так называемая карта, которая представляет собой иерархию заглавий всех страниц образовательного мультимедиа-ресурса или структурированное оглавление. При этом каждый элемент такой иерархии должен являться гиперссылкой на соответствующую страницу разрабатываемого мультимедиа-средства.

При построении образовательных гипермедиа-средств регламентированы особенности построения и всех остальных страниц подобных средств, что формирует систему гипертекстовой навигации. В заглавии каждой гипермедиа-страницы публикуется имя соответствующей вершины иерархической структуры, являющееся элементом тезауруса образовательной области. Все гиперссылки, предназначенные для навигации по мультимедиа-средству должны быть сгруппированы на экране в три основные группы.

Первая из них (группа «родителя») содержит единственную гиперссылку на страницу, соответствующую вершине-родителю по отношению к данной вершине-странице. Иначе говоря, эта группа содержит гиперссылку на страницу, посвященную объемлющему понятию. Тот факт, что данная группа всегда содержит только одну гиперссылку, обусловлен ранее описанными особенностями организации данных в виде дерева-иерархии, когда каждая вершина может иметь не более одного родителя. Из этого следует, что группа «родителей» никогда не может оказаться пустой (это противоречило бы свойству связности дерева), за исключением, возможно, самой первой, основной титульной страницы образовательного гипермедиа-средства, хотя и она, как правило, содержит ссылки на другие, более объемлющие по смыслу мультимедиа-ресурсы.

Вторая группа (группа «сыновей») содержит гиперссылки на страницы, содержание которых уточняет или дополняет содержание текущей страницы. В иерархической структуре понятий таким гиперссылкам соответствуют вершины-потомки для которых данная вершина является родительской. Такое выделение гиперссылок порождает достаточно удобную методологию просмотра гипертекстовых страниц, когда обучаемый не переходит к рассмотрению материала более низкого уровня, если содержание текущей гипертекстовой информационной статьи его не заинтересовало или оказалось для него известным, и, наоборот, в случае если материал гипертекстовой статьи оказался полезным или интересным для пользователя, он может воспользоваться явно прописанными и сгруппированными заголовками гипертекстовых статей, содержащих более подробный материал по данному информационному направлению. Возможны ситуации, когда группа «сыновей» не содержит ни одной гиперссылки. Пустота данной группы свидетельствует о достижении обучаемым листа соответствующей гипертексту иерархии. Иначе говоря, для содержания гипертекстовой статьи, имеющей пустое множество гиперссылок в группе «сыновей», уточняющего или дополняющего материала в данном образовательном гипермедиа-средстве не предусмотрено.

И, наконец, третья группа (группа «братьев») гиперссылок указывает на страницы, информация которых имеет такой же, как и у данной страницы смысловой уровень, что соответствует вершинам-братьям в иерархии. Иначе говоря, такая группа содержит перечисление заголовков гипертекстовых статей, содержащих по отношению к просматриваемой в настоящий момент странице, аналогичный по смыслу материал или материал на родственную «тематику». Таким образом, чтобы ознакомиться со всеми понятиями – представителями данного уровня иерархии, обучаемому достаточно последовательно просмотреть все «страницы-братья», на которые указывают гиперссылки из третьей группы. Группа «братьев» не может оказаться пустой, так как она всегда, как минимум, содержит одну особым образом отмеченную гиперссылку на саму просматриваемую в данный момент страницу. Благодаря этому, обучаемый получает дополнительную информацию о том, какое положение занимает просматриваемая им страница в смысловой иерархической системе «родитель»-«братья»-«сыновья».

Подобное распределение гиперссылок на страницах образовательного гипермедиа-средства позволяет говорить о существовании принципа динамического изменения гиперссылок при переходе от одной гипертекстовой страницы к другой. При изменении смыслового уровня (по отношению к смысловому порядку, задаваемому исходной иерархией понятий), связанному с пользовательскими переходами между страницами гипертекста, меняется и визуализированная на экране система гиперссылок: в ней по-прежнему выделены три указанных выше группы, но сами гиперссылки или перемещаются между группами, или исчезают с экрана как не имеющие отношения к данному смысловому уровню. Так, например, при переходе по любой из гиперссылок группы «сыновей», гиперссылка из группы «родителя» замещается на гиперссылку на только что просмотренную гипертекстовую страницу, гиперссылки группы «братьев» замещаются на множество гиперссылок, которые до перехода высвечивались в группе «сыновей». В свою очередь, группа «сыновей» полностью обновляется в соответствии со структурой соответствующего поддерева иерархии, связанного с вершиной, являющейся образом тезаурусного понятия, смысл которого раскрыт в текущей информационной статье образовательного гипермедиа-средства.

Использование подобного принципа в автоматической генерации мультимедиа-ресурсов позволяет школьнику легко ориентироваться в предлагаемой ему информации: изучая конкретный мультимедиа-материал, он может в случае необходимости детализировать его, просмотреть описание аналогичных понятий или перейти к объемлющему по смыслу содержательному материалу. Очевидно, что подобная методология работы с мультимедиа-информацией нацелена на повышение индивидуализации процесса обучения в системе общего среднего образования.

Кроме того, в распоряжении учителей и школьников появляется алгоритм просмотра всех страниц образовательного гипермедиа-средства, когда для одной страницы просматриваются все страницы-сыновья, затем осуществляется переход к странице-брату. Если просмотр страниц-братьев и соответствующих им поддеревьев заканчивается, осуществляется переход к родительской странице и цикл просмотра повторяется уже для брата родителя. Изучая то или иное понятие за счет чтения соответствующей информационной статьи, обучаемый видит список родственных понятий, объемлющее понятие и понятия, подчиненные по смыслу изучаемому понятию. При такой навигации по мультимедиа-ресурсу обучаемый не только знакомится со всей гипермедиа-информацией, но и получает полную картину межпонятийных смысловых связей для данной образовательной области.

Очевидно, что создание образовательных гипермедиа-средств с подобными свойствами никак не привязано к особенностям образовательных областей, содержания и других компонент существующих методических систем обучения, существующих в общем среднем образовании. Вне зависимости от видов школьных учебных дисциплин или видов образовательной деятельности, характерных современной школе, их информатизация становится возможной на базе гипермедиа-средств, реализующих описанный принцип динамического изменения гиперссылок. В этом случае учителя и ученики получают в распоряжение единый инвариантный принцип навигации по средствам информатизации, единый принцип отбора и визуализации мультимедиа-информации, единые принципы оперирования с мультимедиа-средствами, а также единый принцип использования соответствующих средств информатизации в учебном процессе.

При использовании описанной технологии построение и оперативное изменение образовательного мультимедиа-ресурса происходит в режиме работы с иерархической моделью структуры его содержания и ее последующей обработкой. Автоматизация процессов создания и корректировки гипермедиа-средств обучения позволяет заменить привычную работу по написанию текстов на специальных языках созданием иерархических структур и соответствующих им информационных гипермедиа-дополнений. Любое последующее изменение содержания мультимедиа-ресурса сводится к явному корректированию его структуры или присоединению к уже существующей иерархии необходимых информационных гипермедиа-статей и последующей «пересборкой» мультимедиа-средства.

Тема 6.4. Проектирование и разработка интерфейса

образовательных ресурсов

Разработка дизайна и интерфейса образовательных мультимедиа-ресурсов является столь же значимой как и формирование содержательного наполнения таких средств.

Проведенные учителями и психологами наблюдения показывают, что эффективность работы компьютерных обучающих программ во многом определяется характером программного интерфейса. Дизайн мультимедиа-ресурсов оказывает самое непосредственное влияние на мотивацию учащихся, скорость восприятия материала, утомляемость и ряд других важных показателей. Поэтому дизайн интерфейса обучающей среды не должен разрабатываться на интуитивном уровне. Требуется научно обоснованный, взвешенный и продуманный системный подход.

Рекомендации по формированию интерфейса образовательных мультимедиа-средств можно разделить на несколько основных групп:

· рекомендации по применению системного подхода к формированию дизайна мультимедиа-ресурсов;

· рекомендации по структуре и содержанию основных учебных элементов;

· рекомендации по организации систем поиска, навигации и гиперссылок;

· рекомендации по учету физиологических особенностей восприятия школьниками цветов и форм;

· рекомендации по использованию элементов оформления.

Системный подход является основой системного дизайна – особого вида творческого проектирования, включающего в создаваемый мультимедиа-ресурс все факторы, которые в какой-либо степени влияют на процесс его разработки и создания, условия последующего функционирования в системе общего среднего образования. Логическая обусловленность каждого последующего шага в цепочке позволяет с наибольшей вероятностью гарантировать адекватное конкретному объекту решение извечной проблемы дизайна – соотношения утилитарного (эффективность, экономичность, комфорт) и прекрасного (эстетическая выразительность, образность, способность вызывать положительные эмоции и ассоциации).

Системный подход к формированию интерфейса дает возможность привлечь, помимо традиционных книговедческих знаний, достижения таких научных направлений, как теория информации, документалистика, информатика, лингвистика текста и др. Это позволяет использовать целую совокупность категорий – функциональных, структурных, исторических, коммуникативных, компонентных, ценностных, социологических, статистических и т. д.

Принцип системности обеспечивает проведение различных видов структурирования информации без потери качества благодаря использованию достижений современной науки о знаках и знаковых системах – семиотики. Согласно семиотическому подходу каждая знаковая система, каковой является мультимедиа-ресурс, должна исследоваться с учетом выделения синтаксической, семантической и прагматической подсистем.

Экспериментальными исследованиями установлено, что:

· сложность понимания увеличивается с ростом основного состава слов, насчитывающих более 3 слогов;

· объем кратковременной памяти равен 7 ± 2 единицы (несвязных цифр, несвязных слогов или слов);

· продуктивность осмысленного запоминания в 20 раз выше механического;

· пропускная способность зрительного анализатора человека примерно в 100 раз больше, чем слухового;

· контекстное окружение основной информации напрямую влияет на скорость и точность ее распознания и восприятия;

· конфигурация пространственных стимулов имеет большое значение для репрезентации в визуальной кратковременной памяти информации о про­странственном расположении, цвете и форме стимулов.

При разработке мультимедиа-ресурса необходимо найти оптимальное сочетание синтаксической, семантической и прагматической подсистем в единой системе мультимедиа-средства, причем как в целом, так и на всех возможных уровнях его типологической модели.

В дизайн-проекте разработчик образовательного мультимедиа-средства закладывает будущее единство целевой ориентации, содержания и формальных качеств объекта. Чем менее логичным, менее функционально обоснованным был разработанный проект, тем больше различий между замыслом и полученным продуктом, тем меньше эффективность системы. Первая фаза системного дизайна играет важную роль. На этом этапе происходит сбор и анализ необходимой информации, что определяет смысловой центр последующей деятельности.

Дизайн-концепция обосновывает цели проекта и способы их достижения. Она является как бы фундаментом будущего здания, определяя его функциональные и эстетические возможности. Побуждающим моментом дизайн-концепции мультимедиа-ресурса всегда является учащийся.

Дизайн-программа выступает в качестве исходной фазы проектирования. Она содержит основные группы операций реализации дизайн-концепции и представляет собой собственно проект или модель данного вида деятельности.

Дизайн-сценарий конкретизирует дизайн-программу в пространственно-временной среде и представляет собой схему будущего мультимедиа-ресурса, что позволяет «проиграть» все возможные сюжеты его жизнедеятельности.

В разработке мультимедиа-ресурсов для системы общего среднего образования должны быть учтены и конкретные рекомендации, касающиеся построения интерфейса. Так, например, для свободного перемещения в рамках мультимедиа-ресурса обучаемым нужно, чтобы время ответа при перемещении с одной страницы на другую было меньше секунды.

При разработке мультимедиа-ресурса следует добиться того, чтобы школьникам не приходилось ждать загрузки страницы больше 10 секунд, так как это предел возможности человека фокусировать внимание на чем-либо во время ожидания.

Основная информация относительно времени отклика указана в докладе Роберта Б. Миллера (Robert В. Miller) на конференции Fall Joint Computer Conference еще в 1968 году:

· Одна десятая секунды (0,1) – предельное значение для того, чтобы ответ системы, полученный обучаемым за это время, воспринимался бы как мгновенный, то есть не требующий никакой обратной связи для вывода результатов на экран. Это значение должно стать предельным временем ответа в мультимедиа-ресурсах, позволяющих обучаемым двигать, изменять размеры и производить другие манипуляции с элементами на экране в реальном времени.

· Одна секунда (1,0) – предельная длина промежутка времени, в течение которого ход мыслей обучаемого не прерывается, даже если он и замечает задержку. Обычно обратная связь не требуется, если задержки больше 0,1 и меньше 1 секунды, но обучаемый уже не чувствует, что он работает непосредственно с данными. Если новая страница появляется в течение 1 секунды, это означает, что обучаемый не сталкивается с чрезмерными задержками.

· Десять секунд (10,0) – предел, в течение которого обучаемый сфокусирован на диалоге. Если задержки дольше, то обучаемый начинает заниматься другими делами, пока дожидается окончания работы мультимедиа-ресурса. Обучаемый продолжает переходить по ссылкам, если новые страницы появляются в течение 20 секунд.

Время отклика должно быть минимальным. Но не стоит забывать, что компьютер может реагировать с такой скоростью, которая просто не сравнима со скоростью обучаемого. Например, прокручивающийся список в мультимедиа-ресурсе может двигаться настолько быстро, что обучаемый не сможет его остановить вовремя, чтобы нужный ему элемент остался бы на экране.

Помимо скорости также важен небольшой разброс во времени ответа. Время отклика при использовании мультимедиа-ресурсов очень сильно различается, поэтому школьники испытывают дискомфорт от медлительности. Удовлетворение обучаемых зависит не только от времени отклика, но также и от ожиданий самих обучаемых. Если одно и то же действие иногда происходит быстро, а иногда медленно, то обучаемые не знают, чего ожидать, и поэтому не могут действовать так, чтобы оптимизировать свою работу. Если обучаемые ожидают, что-то или иное действие будет быстрым, то их сбивает с толку то, что оно выполняется медленно; с другой стороны, если они ожидают, что действие будет выполняться медленно, то к такой же задержке они отнесутся уже более спокойно. Именно поэтому имеет смысл свести все различия во времени отклика к минимуму. Если для выполнения одного и того же действия всегда требуется одно и то же время, то обучаемый будет знать, сколько ему ждать.

Следует помочь обучаемым спрогнозировать время загрузки больших страниц и файлов во время использования мультимедиа-ресурса. Для этого достаточно указать размер загружаемого файла или страницы рядом со ссылкой. Как правило, размер должен быть указан для файлов, время загрузки которых превышает 10 секунд. Стоит предупреждать о размере любого файла размером свыше 50 Кбайт.

Вопросы и задания к разделу 6

1. Опишите этапы формирования содержания учебных мультимедиа-ресурсов.

2. Чем отличаются понятия и термины? Как отбирают понятия образовательной области?

3. Как формируются связи между понятиями образовательной области? Что понимают под термином «тезаурус»?

4. Какие отношения используются для определения межпонятийных связей?

5. Какие этапы составляют основу технологии формирования тезауруса образовательной области?

6. Какие структуры понятий являются наиболее подходящими для формирования содержания образовательных мультимедиа-ресурсов? Почему?

7. Почему графы, выделяемые в содержании образовательных областей, не являются приемлемой основной для создания образовательных гипермедиа-ресурсов?

8. Как компонуется содержание страниц гипермедиа-ресурсов?

9. Назовите основные этапы создания образовательного мультимедиа- ресурса.

10. Какие алгоритмы могут быть использованы для просмотра всех страниц учебного гипермедиа-средства? Приведите примеры.

11. Опишите основные методы и преимущества использования созданных мультимедиа-ресурсов.