Мультимедийные обучающие системы

Мультимедийные обучающие системы позволяют гармонично объединить лекцию с демонстрацией учебного материала, практикум в виде компьютерного имитатора, тестирующую систему и все дополнительные материалы в едином интерактивном компьютерном учебнике. Мультимедийный учебник не просто разгружает преподавателя от каждодневных рутинных функций, но значительно повышает интерес обучаемых к предмету, ускоряет обучение и обеспечивает лучшее усвоение знаний. Но мультимедийные системы обучения требуют соответствующей аппаратной поддержки, занимают большие объемы памяти, что несколько ограничивает область их применения.

Комплексные мультимедийные обучающие системы.

Анализ использования компьютерных учебных курсов и тренажерных систем показал, что наиболее полной и результативной формой обучения являются комплексные обучающие системы - учебно-справочная плюс тренажерная.

Назначение комплексной обучающей системы следующее:

- обучение полному объему знаний о назначении, устройстве и работе сложных технологических объектов (СТО);

- обучение управлению со штатных средств системы управления СТО в условиях действия возмущающих воздействий;

- обучение управлению СТО при возникновении нештатных ситуаций;

- обеспечение устойчивых знаний и навыков;

- выработка необходимой реакции на возмущения разного рода;

- обеспечение оптимального взаимодействия инструктора и обучаемых.

Создание учебно-справочной системы осуществляется по следующей схеме:

1. Определяется область знаний.

2. Создается сценарий.        

3. Осуществляется сбор материалов по сценарию.

4. Верстка - интеграция текстовой и иллюстрированной информации

5. Создание и верстка интерактивной анимации.

6. Интеграция готовой учебно-справочной системы, которая должна обеспечить заданную полноту представления материала (текстового и иллюстративного) по данной предметной области.

Работа учебно-справочной системы организована на основе мультимедийных технологий. Эти технологии обеспечивают: заданную полноту представления материала; свободный выбор направления изучения за счет гибкого гипертекста; представление текстового и иллюстративного материала; представление видеофильмов, поясняющих устройство сложных технологических объектов и их работу; анимационное представление иллюстративного материала, обеспечивающее возможность интерактивного взаимодействия обучаемого с изучаемым курсом; звуковое сопровождение изучаемого материала; вывод на печать заданных фрагментов курса для углубленного самостоятельного изучения, тестирование знаний в режимах самообучения и экзамена.

Учебно-справочная система может служить справочным пособием при практической деятельности обучаемого.

Полная отработка понятийных логических и моторных навыков работы с СТО производится в режиме использования следующих математических и компьютерных моделей: математическая модель СТО, компьютерные анимационные модели штатных пультов, клавиатур контроля и управления, математические модели возникновения сложных нештатных ситуаций, модели штатных алгоритмов управления СТО.

Совокупность этих моделей образует тренажерную систему СТО.

При обучении в режиме с математическими и компьютерными моделями обучаемый обладает следующими возможностями: проследить работу СТО в штатном режиме и изменения в его работе при изменении технологических режимов; проконтролировать работу системы управления СТО по отработке возмущений; выбрать и реализовать с помощью компьютерных моделей штатных средств управления нужный режим работы СТО; проследить работу СТО при действии нештатных ситуаций; ликвидировать нештатные ситуации, соблюдая заданный порядок действий; убедиться в правильности выполненных действий через регистрацию действий обучаемого и сравнения их с эталонными; получать оценку действий со стороны инструктора.

Комплексная обучающая система может быть использована: как учебно-справочная система в учебных заведениях и на предприятиях для получения необходимых навыков управления технологиями любой сложности; как собственно тренажерная система - для выработки устойчивых логических и моторных навыков управления сложными технологиями (космонавтика, АЭС, тепловые электростанции, нефтехимия и т.д.)

1.2.4 Формулирование требований к учебнику

Подводя итог всему вышесказанному, можно отметить отсутствие или недостаточную развитость во всех рассмотренных системах некоторых средств, весьма важных и полезных для разработчиков и пользователей автоматизированной обучающей системы. Можно сформулировать список возможностей, которые должны быть в автоматизированной обучающей системе.

- Организация обучения разного уровня - от начального знакомства до подробного усвоения материала.

- Возможность самостоятельной проверки знаний с помощью интегрированной системы тестирования.

- Возможность корректировать содержание учебника, возможность дополнять.

- Удобство контроля за успеваемостью обучающихся со стороны преподавателя.

В данном проекте реализованы эти и другие возможности в соответствии с требованиями к автоматизированным обучающим системам

 

1.3 Выбор инструментов реализации

 

1.3.1 Язык программирования

Для создания простого электронного учебника на основе линейного текста нет необходимости прибегать к сложным языкам программирования. Для создания такого учебника, который просто будет содержать в себе материал обычного печатного учебника, переведенный в электронный вид с наличием некоторых ссылок достаточно простого HTML-языка. Но для создания полноценного электронного интерактивного учебника с обучающей, экзаменационной частью, с базой результатов тестирования обучающихся следует использовать нечто более удобное, чем язык разметки гипертекста. Наиболее удобным инструментом для написания самого программного обеспечения электронного учебника является визуальный язык программирования. В настоящее время существует достаточно большое количество визуальных языков таких, как C++, Visual Basic 6.0, Delphi 7.0, C#.

C++ и C#

С++ в настоящее время считается одним из господствующих языков, используемых для разработки коммерческих программных продуктов. В последние годы это господство слегка поколебалось вследствие аналогичных претензий со стороны такого языка программирования, как Java, но маятник общественного мнения качнулся в другую сторону, и многие программисты, которые бросили С++ ради Jаvа, в последнее время поспешили вернуться к своей прежней привязанности. В любом случае эти два языка настолько похожи, что, изучив один из них, вы автоматически осваиваете 90% другого.

С# - это язык, разработанный Мiсгоsоft для сетевой платформы. По существу С# является разновидностью С++, и несмотря на ряд принципиальных отличий, языки С# и С++ совпадают примерно на 90%. Вероятно, пройдет немало времени, прежде чем язык С# составит серьезную конкуренцию языку С++; но даже если это и произойдет, то знание языка С++ окажется существенным преимуществом.

С++ является языком программирования общего назначения. Естественная для него область применения - системное программирование, понимаемое в широком смысле этого слова. Кроме того, С++ успешно используется во многих областях приложения, далеко выходящих за указанные рамки. Реализации С++ теперь есть на всех машинах, начиная с самых скромных микрокомпьютеров - до самых больших супер-ЭВМ, и практически для всех операционных систем

Достоинства языка C++

- Масштабируемость. На языке C++ разрабатывают программы для самых различных платформ и систем;

- Возможность работы на низком уровне с памятью, адресами, портами. Что, при неосторожном использовании, может легко превратиться в недостаток;

- C++ имеет мощный препроцессор, унаследованный от C. Но, как и любой другой мощный инструмент, требует осторожного использования;

- Возможность создания обобщенных алгоритмов для разных типов данных, их специализация, и вычисления на этапе компиляции, используя шаблоны.

Недостатки языка C++

- Подключение интерфейса внешнего модуля через препроцессорную вставку заголовочного файла (#include) серьезно замедляет компиляцию, при подключении большого количества модулей. Для устранения этого недостатка, многие компиляторы реализуют механизм прекомпиляции заголовочных файлов Precompiled Headers;

- Недостаток информации о типах данных во время компиляции;

- Язык C++ является сложным для изучения и для компиляции;

- Некоторые преобразования типов неинтуитивны. В частности, операция над беззнаковым и знаковым числами выдаёт беззнаковый результат.

Visual Basic 6.0

Visual Basic уже давно стал одним из наиболее популярных инструментов для разработчиков программного обеспечения. И сейчас уже подзабылись былые жаркие дискуссии о его достоинствах и недостатках, когда профессионалы решали, принимать на вооружение этот инструмент или нет. Отметим лишь, что критика в адрес VB велась (и продолжает вестись) с позиций пользователей других средств Microsoft (VC++, Visual и пр.), других языковых систем (Java, Pascal) и, наконец, конкурирующих систем класса RAD, в первую очередь Delphi.

Достоинства языка VB 6.0

- Visual Basic выгодно отличается от других языков программирования своей простотой и наглядностью;

- Visual Basic динамично развивающийся язык;

- Visual Basic встроен в программы семейства Microsoft Office. С его помощью можно управлять этими программами из других программ.

Недостатки языка VB 6.0

- значительное число ошибок в новой технологии работы с базами данных ActiveX Data Objects;

- неудовлетворительный объем и качество (ошибки, неудачная система ссылок и пр.) встроенной справочной системы;

- слишком быстро растущие требования к аппаратным средствам и отсутствие прогресса в производительности;

- минимальные улучшения в самом языке и явно недостаточный прогресс в объектно-ориентированном программировании;

Delphi 7.0

Как известно Delphi это потомок Pascal, а именно в основе Delphi лежит объектно – ориентированное программирование на языке Pascal.

Одним из аргументов против Delphi является сравнительно большой размер откомпилированного кода, т.е. исполняемого файла, но иногда этот недостаток может явиться достоинством Delphi, а именно, такой большой размер файла определяет его независимость от операционной системы, точнее от библиотек, модулей и тому подобному. По сравнению с Borland C++ Builder размер exe-файла получаемого на Delphi не так уж велик и к тому же можно дать гарантию, что этот исполняемый файл будет работать на любом компьютере (под Windows), а вот за C++ Builder нельзя поручиться. История знает большое количество случаев, когда программа, написанная на C++ при тестировании на одном компьютере (на том, где программа была написана) работала, а при установке на другой компьютер программа не работала по причине отсутствия DLL библиотеки. Так же не может быть уверенности в работе программы, написанной на Visual Basic. Что же касается функциональности и возможностей, то здесь Delphi вполне может поспорить с C++ Builder и уж тем более с Visual Basic, к тому же сам язык, более информативен и удобен для понимания и чтения.

Так же к достоинствам Delphi 7.0 относятся:

-Быстрота разработки приложения

-Высокая производительность разработанного приложения

-Hизкие требования разработанного приложения к ресурсам компьютера

-Hаращиваемость за счет встраивания новых компонент и инструментов в среду Delphi

-Удачная проработка иерархии объектов

Эти и другие достоинства Delphi решают выбор языка программирования, программный продукт создан с использованием средств Delphi 7.0.

 

1.3.2 Текстовый редактор

При создании электронного учебника неоднократно приходится прибегать к помощи текстового редактора, как на этапе разработке материала, так и на этапе создания тестовой части.