авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 |   ...   | 5 | 6 || 8 | 9 |

«МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ РОСТОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ Федеральный ресурсный центр обеспечения развития единой ...»

-- [ Страница 7 ] --

• Модуль экспорта виртуальной сцены из системы моделирования. После работы над трехмерным объектом в какой-либо среде трехмерного моделирования происходит подготовка итогового результата, который будет размещен в сети для просмотра и изучения. В ходе экспорта возможна оптимизация модели с целью уменьшения мелких и незначительных деталей объекта. После этого, как правило, сцену, полученную в результате моделирования, подвергают сжатию алгоритмами семейства gzip, что дает хороший результат при работе с текстовыми форматами. Все эти меры направлены на уменьшение времени загрузки трехмерной сцены пользователем, которое является довольно критическим параметром, если учесть, что объект, состоящий из нескольких тысяч полигонов, может иметь размер сотен килобайт или единиц мегабайт. При существующих технических условиях доступа к сети целесообразно выбирать детализацию объектов таким образом, чтобы размер одного объекта не превышал сотни килобайт. При использовании этих технологий в рамках Intranet-сетей или при наличии высокоскоростных каналов доступа этот параметр может быть существенно пересмотрен.

• Программа просмотра виртуальной сцены (броузер). Последним звеном в этой технологической цепочке является средство для визуализации сцены, описанной в файле вышеуказанных форматов.

Для открытого формата VRML существует несколько модулей реализованных как plugin-компоненты для броузеров. Форматы 3DML и Cult3D являются собственностью кампаний-проихводителей и просмотрщики для них выпускают сами поставщики этих технологий. Наличие множества средств отображения языка VRML, с одной стороны, позволяет выбрать наиболее подходящее решение, что является несомненным достоинством этой технологии. С другой стороны фирмы-производители этих продуктов имеют свой взгляд на стандарт VRML’97 что приводит к их некоторой несовместимости между собой.

При описании любого формата виртуальных сцен, как правило, рассматривают набор геометрических примитивов, средства полигонального конструирования, способы текстурирования объектов и обеспечение их взаимодействия – как между собой, так и с пользователем. Эти компоненты являются характеристическими при классификации форматов и их сравнительный анализ является решающим фактором при выборе наиболее подходящего средства представления трехмерного объекта.

VRML Аббревиатура VRML обозначает Virtual Reality Modeling Language – язык моделирования виртуальной реальности. Этот язык являлся одним из первых средств публикации трехмерных сцен в сети Internet. Изначально разработанный консорциумом Web 3D для отображения простейших примитивов и не имеющий даже зачатков интерактивности в версии VRML 1.0, этот язык разметки виртуальной реальности получил свое развитие в версии VRML’97[4]. Дальнейшие разработки в этой сфере привели к созданию спецификации X3D[5].

В спецификации VRML’97 присутствуют средства программирования для обеспечения необходимой интерактивности и взаимодействия с пользователем, что позволяет создавать объекты со сложным поведением.

Наличие в языке чувствительных к нажатию объектов-сенсоров даёт способ описания таких сценариев как открытие двери при нажатии на ручку и множества других поведенческих стратегий. Такая интерактивность позволяет иметь дело не только с внешностью объекта, но и с его внутренним динамическим содержанием, что является чрезвычайно важным при использовании такой трехмерной модели в образовательных целях.

Для описания трехмерных объектов, будь то стандартный геометрический примитив или сложная топологическая структура, этот язык использует иерархическую концепцию узлов. Для целей базисного геометрического моделирования в языке VRML реализован набор узлов примитивов – простейших геометрических объектов, таких как куб или параллелепипед (узел Box), сфера (узел Sphere), конус (узел Cone), и т.д.

Когда возможности примитивов и встроенных объектов исчерпаны, то обращаются к полигональным моделям. В большинстве случаев эти структуры являются единственным способом реализации замыслов дизайнера. В VRML есть ряд средств, позволяющих строить высокополигональные модели. Этих средств достаточно для создания модели любой топологической сложности. Однако описание полигоноёмких сцен требует большого объема данных, так как размер кода, описывающего вершины, нормали и текстурные координаты объекта, растёт быстрее, чем сложность объекта.

Одним из недостатков этого языка является то, что синтаксис VRML громоздок по своей структуре. Синтаксические конструкции для описания группировки, масштабирования и позиционирования обладают большой описательной возможностью и гибкостью в использовании, однако при их применении размер кода, представляющего объект, растёт. Из-за этого иногда бывает трудно осмыслить сцену в целом при анализе файла, так как описание сравнительно несложного объекта заключено в большом объёме вспомогательных узлов. Зачастую, VRML-код полученный на выходе системы трехмерного моделирования, нуждается в оптимизации. Это может представлять серьезную трудность для дизайнера, что потребует от него некоторой квалификации при работе с объектами на стадии моделирования и экспорта. Указанное обстоятельство делает создание качественных трехмерных Internet-приложений более трудоёмким, чем наполнение сайта двумерным содержимым.

Среди средств визуализации этого формата ведущую позицию занимает VRML-броузер Cortona[7] российской кампании Parallel Graphics. Это решение обладает хорошо развитым интерфейсом программирования, что позволяет создавать полноценные трехмерные приложения с использованием компонентной модели VRML. Средства программирования поведения объектов при взаимодействии их с пользователем предоставляют множества возможностей для создания online-курсов и учебников, инструкций по эксплуатации.

3DML 3DML (3D Modeling/Markup Language) представляет собой HTML подобный язык разметки виртуальной среды, разработанный фирмой Flatland[3]. В 3DML моделирование сцены производится с использованием библиотек геометрических объектов реального мира, из которых составляется виртуальная среда. Идея подобной организации представления трехмерной сцены вполне естественна, поскольку некоторые объекты реального мира (предметы человеческого быта, архитектурные блоки и пр.) имеют часто повторяющийся характер и могут быть с легкостью описаны в некотором ограниченном множестве объектов с целью последующего использования.

Описание виртуальной сцены в этом формате осуществляется аналогично определению уровней лабиринтов в первых игровых программах – вся среда разделяется на слои по оси ОZ и каждая такая плоскость описывается в виде символов обозначающих какой-либо блок.

Технология 3DML полезна в тех случаях, когда требуется быстро создать объекты похожие на дома и детали скудного интерьера – для этого есть наборы блоков BASIC, содержащий в себе блоки для построения простейших строений, и INTERIOR, позволяющий создавать элементы интерьера комнат. Такой способ представления объектов позволяет создавать очень лаконично описанные сцены.

Однако если пользователь захочет создать геометрический объект выходящий за рамки стандартных наборов блоков это потребует создания пользовательского набора. Этот набор, содержащий произвольную геометрию, один раз скачивается с сервера, кэшируется на машине и может потом использоваться заново. Такое решение имеет как свои достоинства, так и недостатки. Использование произвольного набора блоков значительно расширяет возможности дизайнера, однако необходимо учесть, что каждому блоку на сцене отводится позиция с фиксированными размерами, что затрудняет построение сложных топологических структур. Кроме этого создание пользовательского набора блоков подразумевает некоторые ограничения связанные с жестко заданным наложением текстур и структурой самого формата блоков. Таким образом, дизайнер должен знать как язык 3DML, так и формат библиотек блоков, т.е. работать в неоднородной (в отличие от, например, языка VRML) среде.

Кампания Flatland пока не представила на рынок средство визуальной разработки 3DML-сцен, но структура формата довольно проста и позволяет вести разработку виртуальной сцены в обычном тестовом редакторе.

Недавно разработчики этого формата добавили возможность написания сценариев для поддержки интерактивности при взаимодействии объектов с пользователем, что существенно расширяет сферу применения этого языка трехмерной разметки. С помощью этого решения возможно создание виртуальных галерей, библиотек и реконструкций архитектурных объектов.

К сожалению, потенциал 3DML реализован не полностью. Отсутствие броузеров для формата сторонних разработчиков негативно сказывается на качестве просмотрщика самой кампании Flatland – Rover. Трудность интеграции произвольной геометрии и предустановленных наборов блоков уменьшает гибкость использования этой технологии. Возможно, положение улучшится в связи с переносом исходного кода Rover на открытую трехмерную платформу Ogre3D.

Cult 3D Данная технология создания виртуальных сцен в сети Internet пожалуй, является одной из самых востребованных на рынке. Среди клиентов небольшой кампании CYCORE, которая является поставщиком этого решения, есть такие кампании и учреждения как CNN, Sony, NASA и пр.

Визуализацию с помощью технологии Сult3D[6] можно назвать одной из лучших по проработанности качества трехмерного изображения и удобства просмотра. Виртуальные рекламные презентации и демонстрационные образовательные буклеты выполненные в этой среде обладают достаточной интерактивностью и подробной детализацией.

Этот формат хранения геометрических объектов является бинарным зашифрованным файлом, доступным только на чтение броузером трехмерных объектов Cult3D.

В отличие от предыдущих форматов работа над созданием трехмерных виртуальных сцен в этой системе содержит в себе еще один дополнительный этап – обработку полученного путем экспорта из системы моделирования промежуточного формата. Файл этого промежуточного формата обрабатывается в специальном пакете Cult 3D Designer где происходит наделение интерактивным поведением созданных объектов. Используя это приложение можно добавить чувствительные области к трехмерной сцене, при нажатии на которые будет запущена, например, анимационная последовательность. Работа с приложением построена на основе событийной модели, интуитивно понятной рядовому разработчику. Так же в систему можно добавить Java-код, который будет исполняться во время просмотра виртуальной сцены. На этом этапе в созданную виртуальную сцену можно добавить звуковые ролики.

После создания и тестирования полученной интерактивной сцены в этом приложении происходит преобразование промежуточного формата в файл, предназначенный для публикации в Internet. При этом преобразовании происходит компиляция геометрических и текстурных данных, Java-кода и звуковых фрагментов в один файл. Затем происходит его шифрование.

Дальнейшее модифицирование этого окончательного результата невозможно.

Браузер для просмотра этого формата имеет открытый интерфейс, позволяющий управлять отображаемой моделью. С помощью этого интерфейса поострен ряд трехмерных презентационных буклетов в рамках рекламных кампаний нескольких крупных корпораций [6].

Применение этого формата в целях дистанционного обучения даёт хорошие результаты. Процесс изготовления виртуальной среды с помощью инструментов компании CYCORE лишен необходимости ручной оптимизации кода, полученного на этапе экспорта из системы моделирования. Среда подготовки трехмерной модели к опубликованию может сама произвести необходимое упрощение топологии объекта.

Разработка интерактивных сценариев для взаимодействия с пользователем производится в визуальном режиме, что выгодно отличает технологию Cult3D от первых двух форматов. Однако необходимо отметить, что авторы этой технологии нацеливались, прежде всего, на корпоративный сегмент, что во многом объясняет коммерческий характер этого решения.

Заключение Рассмотренные решения для создания трехмерных сцен для Internet позволяют говорить о возможности применения виртуальных объектов в образовательных целях. Подводя итог сравнительного анализа трех технологий можно сказать, что 3DML подходит, прежде всего, для описания архитектурных объектов и интерьеров виртуальных сетевых галерей;

сферой применения Cult3D является визуализация отдельно взятых объектов;

VRML является универсальным языком и, при правильном использовании может решить как задачу визуализации всего пространства, так и отдельных объектов.

Список литературы 1. Ян Фостер, Джозеф Инсли, Удаленная визуализация, "Открытые системы", 11-12, 2. Aleshin A., Afanasiev V., Baygozin D., Baturin Y., Bugaev A., Burlakov S.

, Goebel M., Dolgovesov B., Zhirnov A., Klimenko S., Mikhayluk M., Nikitin I., Nikitina L., Reiser M., Slobodyuk E., SR1: Virtual environment visualization system for the tasks of space exploration: Current status, In proceedings of Graphicon’2004, MSU, 3. 3DML (3D Modeling Language) specification. Flatland, www.flatland.com, 4. VRML97 Functional specification and VRML97 External Authoring Interface (EAI) International Standard ISO/IEC 14772-1:1997 and ISO/IEC 14772-2:2002 ISO/IEC 14772-1:1997 and ISO/IEC 14772-2:2002, www.web3d.org, 5. X3D framework & SAI — ISO/IEC FDIS (Final Draft International Standard) 19775:200x, www.web3d.org, 6. Technical white paper, Cult3d. Cycore, www.cult3d.com, 7. Parallel Graphics, www.parragraph.com, АКТИВИЗАЦИЯ ИНФОРМАЦИОННЫХ РЕСУРСОВ ПО ГЕОЛОГИИ И ОСВОЕНИЮ МЕСТОРОЖДЕНИЙ НЕФТИ И ГАЗА ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ СТУДЕНТОВ Прозорова Г.Н.

Ростовский государственный университет, геолого-географический факультет totmago@bk.ru Самостоятельная работа студентов требует доступа к информации, средствам использования информации для выполнения расчетов, анализа данных, получения новых знаний (при выполнении заданий по лабораторным и практическим работам, написании курсовых и дипломных проектов, работе над научными вопросами).

Технологии и процедуры доступа и использования информации различных уровней и видов - для решения задач самостоятельной работы, возможно считать активизацией информационных ресурсов, к которой относится и создание их новых блоков. Путеводителем служат учебные пособия по информационным ресурсам по нефтегазовой геологии, разработанные на кафедре «Геология нефти и газа».

Тематические информационные ресурсы (по нефти и газу, по горючим ископаемым в целом) различаются по видам, уровню объектов информации;

видам, формам, форматам исходных данных, информационным технологиям их создания и использования.

Основными разработчиками и держателями тематической нефтегазовой информации (а также данных по недропользованию в целом) являются Федеральные информационные центры, корпоративные блоки, информационные отделы научно-исследовательских организаций, региональные информационные центры.

В Государственном Банке цифровой геологической информации (ГБЦГИ) - по видам информационных ресурсов различают: Базы данных фактографической информации (БД), Банки данных (БнД), Базы знаний (БЗ), Банки моделей (БМ), Цифровые карты – пространственные данные и объекты (ЦК), Цифровые атласы (ЦА), ГИС-проекты (интеграция фактографических данных и пространственных объектов), Автоматизированные архивы (АА), Цифровые отчеты (ЦО). Эти виды ресурсов содержат огромную информацию, доступную для использования.

Среди них - Нефтяной банк (более 2000 месторождений нефти и газа РФ и СНГ – основные сведения по каждому из них);

Центральный банк данных геолого-экономической информации (нефть и газ) - сведения о перспективных площадях;

объектах, подготовленных к глубокому бурению (год и метод полготовки. площадь. состояние объекта. ресурсы СЗ);

поисковых площадях;

месторождениях в разведке и разработке (поисковое и разведочное бурение. год открытия. тип флюида). Базы и банки данных по регионам (Волго-Уральскому, Прикаспийскому, Западно-Сибирскому и др.).

Создана «Система информационно-аналитического обеспечения недропользования» (ВНИИГеосистем).

Среди ГИС-проектов – корпоративные ресурсы (Лукойл) - Нефтегазовая отрасль России и мира;

разделы: ресурсы - добыча-транспортировка – переработка - потребление. Уровни пространственного обзора: Мир в целом, регионы, Россия, районы интересов корпорации. Информационные системы учета, хранения, доступа и анализа данных нефтегазовой компании.

ГИС-система «Химия нефти»;

база данных по химии нефти объектов:

нефтегазоносных провинций, областей, районов, месторождениий;

физико химические свойства нефти: плотность, вязкость, температуры застывания и начала кипения, содержание общей серы, твердого парафина, силикагелевых смол, асфальтенов, фракции начала кипения (Н.К.) 200-300 град С;

групповой состав УВ во фракциях 200 и 200-300 град. С;

кислородные соединения нефти, содержание металлов, результаты элементного.

Представлены сайты авторитетной информации по нефти и газу;

они регулярно обновляются. Приводятся списки опубликованных данных из БД, анализ БД, метаданные БД и ГИС-проектов.

Фактографические данные доступны в локальных БД;

в распределенных БД, размещенных в Internet – посредством многих СУБДов, интерфейса ODBC.

Доступ к пространственным данным можно выполнить из ГИС-систем (CAD-систем), которые используют файловый способ и собственные форматы для хранения данных. Для решения задач создания и использования ГИС-проектов по нефти и газу зачастую применяются технологии разных производителей, использующие различные форматы хранения данных.

Ведущие ГИС-технологии (ArcGIS ESRI, Intergraph Corp., Laser-Scan, MapInfo Corp., Autodesk Corp., GeoGraph) работают с большим числом форматов, способны интегрировать разноформатные пространственные данные.

Пространственные данные могут размещаться в СУБД Microsoft Access, Microsoft SQL Server. Интерпретация данных в них осуществляется специальным приложением, которое адресует их соответствующим геометрическим объектам с координатами, содержит описание связей между объектами.

Последние версии СУБД Oracle содержат модуль хранения пространственных объектов (с их пространственными данными) Oracle Spatial, действующий по специально разработанному стандарту хранения пространственных данных. Многие разработчики ГИС-технологий сейчас переходят на поддержку хранения данных в СУБД Oracle. Это обеспечивает стандартизованный, унифицированный доступ к пространственным и семантическим данным через SQL. Oracle Spatial обеспечивает хранение в БД пространственных объектов, а не наборов данных. Обращаясь к Spatial, приложение работает не с данными, которые приходится интерпретировать в геометрическую фигуру, а непосредственно с геометрической фигурой.

Oracle Spatial обеспечивает целостность данных, преобразование системы координат и другую базовую логику. Это существенно упрощает работу с пространственными данными, интеграцию различных приложений и разработку информационных объектов. Моделирование нефтегазогеологических объектов, в том числе объемные модели залежей, нефтегазоносных бассейнов (рис.);

подготовку параметров для подсчета запасов и количественной оценки прогнозных ресурсов студенты могут выполнять средствами отечественного программного комплекса DVanalysis, установленного в вычислительном кабинете кафедры.

Рис. Объемная модель горизонтов нефтегазоносного бассейна.

ОРГАНИЗАЦИЯ ДИАЛОГА СУБЪЕКТОВ КОМПЬЮТЕРНОЙ СРЕДЫ НА ПРЕДМЕТАХ ЕСТЕСТВЕННО-НАУЧНОГО ЦИКЛА Ребро В.В.

Волгоградский государственный педагогический университет rebro@vspu.ru Ориентация современного образования на личность ученика требует использования соответствующих подходов, позволяющих выйти на личностный уровень взаимодействия между субъектами учебного процесса, перенести изучаемый материал в сферу интересов ученика, реализовать его способности. Технологией, позволяющей организовать учебный процесс на таком уровне, является диалог.

Одной из особенностей организации диалога между учащимися и учителем является множественность его результата, неоднозначность решения поставленной проблемы. Такой диалог возможен при изучении гуманитарных предметов, когда каждый ученик на основе изученного материала имеет возможность сделать определенные (собственные) выводы, сформировать к нему свое отношение, что и будет являться для него лично результатом изучения данного материала.

При изучении естественнонаучных дисциплин существует меньше возможностей, чем на материале гуманитарных предметов, для реализации диалога, т.е. для получения множественного результата обсуждения проблемы. Как правило, для естественно-научных дисциплин результат решения учебной задачи не вариативен. В процессе организации ситуаций диалога мы ставили проблему таким образом, чтобы ее решение пересекалось со сферой интересов учеников. В таких ситуациях результат диалога может быть неоднозначным, поскольку решение одной и той же проблемы с разных точек зрения может иметь различный результат. Это не относится к тому учебному материалу естественно-научных дисциплин, который ученикам необходимо усвоить по стандарту, поскольку он обязателен к усвоению в конкретном определенном виде. Однако если рассматривать результат изучения темы не просто как усвоение каких-либо законов или правил, но и формирование у учащихся к ним своего отношения, рассмотрение их применения в повседневной жизни, решении на их основе жизненных задач, и, таким образом, принятие учеником важности их изучения – это и будет целью диалога при изучении естественно-научных дисциплин.

В реализации диалогических ситуаций на предметах естественно научного цикла компьютеры играют особую роль, поскольку именно благодаря их применению значительно расширяется сфера общения учащихся, а также набор взаимодействующих друг с другом субъектов учебного процесса. Но компьютер – это лишь инструмент, при помощи которого достигается ожидаемый (а в случае диалога – возможно и не ожидаемый) результат, и для достижения этого результата необходимо создать определенные условия. Мы выделяем следующие условия диалога, отражающие специфику обучения в компьютерной среде, ориентированной на личность учащегося:

1. Обеспечение внутреннего и внешнего диалогов учащихся. Диалог происходит между двумя людьми, каждый из которых развивает свою смысловую позицию, и как взаимодействие двух точек зрения одного лица.

Таким образом, диалог можно разделить на внешний (когда точки зрения принадлежат разным говорящим) и внутренний (когда различные точки зрения принадлежат одному и тому же говорящему).

2. Психологический комфорт учащихся в диалоге, что предполагает субъект-субъектную основу взаимодействия, эмпатийные отношения, использование образовательных программных продуктов, позволяющих ученику выбирать в компьютерной среде свою образовательную траекторию, избегать негативного влияния компьютеров на физическое и психическое здоровье.

3. Глубина диалога, характеризующая отрезок времени в прошлом и прогноз о будущей включенности в диалог его субъектов.

4. Соответствие цели организации диалога мотиву вступления в него ученика. Целью диалога является создание ситуации межличностного диалогического взаимодействия, в которой учащиеся «забывают» о дидактических условностях (урок, отметка, учитель, ученик, предмет) и обретают возможность действовать творчески, т.е. проявлять себя на личностном уровне. Поэтому компьютерная среда должна быть построена с учетом максимального приближения к потребностям, возможностям, особенностям ученика.

5. Диалогичность содержания. Должна существовать принципиальная возможность рассмотрения учебного материала с альтернативных точек зрения, выработки у учащегося личностного отношения, использования личностного опыта. Ученик не должен оставаться в компьютерной среде сторонним наблюдателем или человеком, просто нажимающим на кнопки;

ученик – часть среды, принимает в ней какую-то точку зрения и с этой точки зрения управляет ею.

6. Готовность учебной ситуации и ее участников к диалогу. Готовность учащихся к взаимодействию с другими субъектами компьютерной среды проявляется как способность к выполнению личностных функций, мерило сформированности интеллекта, высших психических функций при обучении в компьютерной среде, определяет отношение к деятельности, являясь показателем уровня внешней и внутренней мотивации и т.д.

7. Целесообразность включения в учебный процесс диалога, опосредованного компьютером. Реализуя межсубъектный диалог в компьютерных средах, необходимо исходить из соображения его уместности и дидактической целесообразности в каждый момент взаимодействия.

8. Отношение к компьютеру как квазисубъекту диалога. За «интеллектом» компьютера стоит реальный интеллект создателей компьютерных систем. Как основной элемент среды компьютер обеспечивает связь субъектов, играя не только пассивную роль посредника, канала связи, но и принимая на себя часть функций субъекта (при этом им не являясь) и объекта учебного процесса.

Становление субъектной позиции ученика в компьютерной среде приводит к тому, что выделенные условия межсубъектного диалога в такой среде эволюционируют, реализуясь по-разному и в разной степени на протяжении всего процесса обучения. В связи с этим мы выделяем пять типов ситуаций межсубъектного диалога в компьютерной среде: освоения непосредственного общения в такой среде;

освоения методов общения посредством компьютерной речи;

освоения опосредованного диалогического взаимодействия с создателями электронных образовательных ресурсов;

освоения межсубъектного диалога, ориентированного на продуктивную учебную деятельность в компьютерной среде;

освоения телекоммуникационного межсубъектного диалога. Рассмотрим примеры создания таких ситуаций.

Пример 1. Сравнение алгоритмов построения графиков на бумаге и на компьютере (с использованием среды MathCAD).

Ведущая цель организации межсубъектного диалога: овладение школьниками компьютером как средством учебной деятельности в компьютерной среде, формирование навыков компьютерной речи.

Реализуемые связи: ученик-учитель (в непосредственном и опосредованном общении учитель объясняет учащимся, как использовать компьютерные инструменты, посредством компьютерных инструментов ученики решают поставленные задачи и выражают решение, используя компьютерную речь;

внутренний диалог с собеседником, представляющим учителя, опосредованный компьютерными инструментами), ученик-ученик (задания, требующие от ученика изучения компьютерной речи, побуждают его к ведению внутреннего диалога), ученик-другой ученик (в процессе решения поставленных задач ученики, изучая компьютерные инструменты, вступают в опосредованное компьютерной речью, возникающей при использовании этих инструментов взаимодействие друг с другом), ученик создатели электронных образовательных продуктов (ученик ведет опосредованный компьютером внутренний диалог, реализуемый как диалог с «не-Я», представляющим создателей электронных образовательных продуктов, который выражается во внешней компьютерной речи при использовании компьютерных инструментов).

Критерии достижения ведущей цели ситуации: учащийся умеет использовать среду MathCAD как инструмент преобразования числовой информации и редактор Microsoft Word для преобразования информации текстовой, использует их для опосредованного взаимодействия с учителем и другими учениками;

переносит полученные в компьютерной среде умения и навыки преобразования информации в учебную деятельность.

Cодержание учебной работы состояло не в том, чтобы научиться строить графики в MathCAD, а чтобы овладеть специфической компьютерной речью, средствами которой осуществляется решение задачи и реализуется представление результатов решения.

Пример 2. Создание справочника по химическим элементам (по химии и географии).

Ведущая цель организации межсубъектного диалога: создание исследовательских групп разного типа, переход от управляемой предметно учебной к самостоятельной продуктивной деятельности в компьютерной среде.

Реализуемые связи: ученик-учитель (внешний непосредственный диалог, осуществляемый в процессе консультаций по отбору и анализу материала;

внешний опосредованный компьютерной речью диалог;

внутренний диалог с собеседником, представляющим учителя);

ученик-ученик;

ученик-другой ученик (внешний непосредственный диалог, осуществляемый при коллективном решении поставленных задач;

внешний опосредованный компьютерной речью диалог, осуществляемый при взаимодействии учеников друг с другом с использованием компьютерных инструментов;

внутренний диалог с собеседником, представляющим ученика), ученик-создатели электронных образовательных продуктов;

ученик-специалисты в предметных областях (выступают консультантами в отборе материала и средств разработки).

Критерии достижения ведущей цели ситуации: у учащегося выработана система отношений с партнерами по совместной деятельности, система требований к продуктам совместной и индивидуальной деятельности в компьютерной среде.

Таким образом, реализация межсубъектного диалога в компьютерной среде позволяет преодолеть замкнутость учащихся на уроках информатики, обеспечивая их взаимодействие друг с другом и другими субъектами такой среды;

перейти от простого изучения компьютерных инструментов к изучению их возможностей для решения конкретных предметных задач;

эффективно реализует межпредметные связи.

АНАЛИЗ АУДИТОРНОГО ФОНДА ФАКУЛЬТЕТА ВЫСОКИХ ТЕХНОЛОГИЙ В СРЕДЕ BUSINESS OBJECTS Редичкина Т.А., Кислица Н.С.

Ростовский государственный университет, факультет высоких технологий decanat@fvt.rsu.ru Одной из проблемных задач управления учебным процессом на факультете высоких технологий является необходимость анализа аудиторного фонда с целью повышения эффективности его использования.

Особенно она усложняется в случае необходимости организации динамического перераспределения аудиторий при известных ограничениях на количество аудиторий, площади, количество мест, доступ и т.п.

Указанные и другие характеристики, в том числе, характеристики контингента учащихся, расписания, учебные планы, сформированные потоки, обычно доступны для анализа и накапливаются в соответствующих базах данных. Поэтому актуальной является задача создания информационно-аналитического интерфейса (ИАИ) для повышения эффективности управления учебным процессом за счет обеспечения сотрудников деканата информационной поддержкой при текущей корректировке размещения учебных занятий в аудиторном фонде факультета.

Предлагается построение ИАИ с применением программных продуктов компании Business Objects – ведущего мирового производителя средств доступа к данным, OLAP и отчетности. Эти средства включают полный набор модулей и компонент для развертывания систем информационной поддержки принятия решений и оперативной аналитической обработки любого масштаба.

Важной особенностью данного решения является использование полностью интегрированного рабочего места пользователя, сочетающего возможности создания регламентных отчетов для автоматического периодического обновления с интерактивным исследовательским режимом анализа. Формирование запросов в терминах предметной области, в частности, аудиторного фонда, их исполнение, интеграция данных из разных источников, просмотр данных с возможностями детализации и обобщения и построение полноценных отчетов как экранных, так и печатных, проводится полностью в рамках одного интегрированного приложения.

Business Objects позволяет получить доступ к данным с помощью большого диапазона источников данных, при этом, имеется возможность использовать: реляционные базы данных (RDBMS), такие как Oracle, Microsoft SQL Server и Informix, многомерные (OLAP) базы данных, такие как Microsoft OLAP Server, текстовые файлы и таблицы, интегрированные приложения, такие как SAP, действительно любые источники данных, используя процедуры Microsoft Visual Basic for Applications (VBA).

Доступ к данным организуется через пользовательский интерфейс, не требующий знания структуры баз данных. Поэтому с Business Objects можно создавать сложные отчеты, содержащие данные из корпоративных баз данных и данные из персональных электронных таблиц, текстовых файлов и т.п. В процессе решения задачи оптимизации аудиторного фонда, необходимо:

- Определять границы анализа, которая используется позднее для анализа в отчёте.

- Ограничить результаты запроса информацией, соответствующей некоторым условиям.

- Сортировать данные, например, по алфавиту.

- Получить заданное число строк информации.

- Удалить повторяющиеся строки информации из результата запроса.

Все вышеперечисленные задания без проблем выполняются пользователями без технической подготовки. В контекстной помощи представляется информация о более сложных заданиях для запроса, разработанных для опытных пользователей. Например, опытные пользователи могут создавать свои собственные объекты. Анализ означает рассмотрение данных с разных точек зрения и на разных уровнях детализации. В отчёте можно «гиперкубировать» данные, что означает реконструирование отчёта для анализа информации с другим подходом. Есть возможность также работать в режиме детализации, который позволяет вам отображать данные всё с большей степенью детализации. «Границы анализа»

позволяют определять подмножество данных, возвращаемое запросом, которое будет использоваться для анализа в соответствующем отчёте.

Таким образом, предлагаемый подход к анализу аудиторного фонда факультета высоких технологий в среде Business Objects позволяет организовать эффективный поиск варианта использования аудиторного фонда факультета в интерактивном режиме.

НЕКОТОРЫЕ ПРИНЦИПЫ РАЗРАБОТКИ ОБОЛОЧЕК ДЛЯ ЭЛЕКТРОННЫХ УЧЕБНИКОВ Рубанчик В.Б.

Ростовский государственный университет, факультет высоких технологий rvb@aaanet.ru Обучающие программы имеют историю, насчитывающую уже не один десяток лет, за которые пройдено несколько стадий развития. Последний по времени этап начался в конце прошлого десятилетия, когда технологии Интернет вышли за первоначально предназначавшиеся им пределы, и во многом стали определять принципы разработки программного обеспечения вообще. В частности, в области обучающих программ это отразилось не только на появлении систем обучения, построенных на базе WWW (e learning), но также и на том, что браузеры стали основным средством пользовательского интерфейса даже в случаях, когда программа запускается с локального диска. Электронные учебные курсы все более превращаются в связанные между собой совокупности веб-страниц и поэтому даже разговоры об обучающих "программах" стали казаться странными. Действительно, в классическом понимании веб-страницы выглядят скорее как информация, чем программы (а программой, "потребляющей" эти данные, является браузер).

Использование браузеров дает очевидные преимущества. Гиперссылки упрощают реализацию навигации, а возможность встраивать в веб-страницы разнообразные мультимедийные элементы является основой для отображения любых по сложности учебных материалов. С позиций педагога создается обманчивое впечатление, что все технические проблемы для создания учебных курсов решаются успешно и просто. Помимо некоторой эйфории, которой страдают некоторые начинающие авторы электронных учебников (ЭУ), Имеется достаточно большое число трезвых публикаций, в которых приводятся данные о том, что ЭУ пока не дают предполагавшегося эффекта. Реальная ценность учебников определяется той пользой, которую они могут принести учащимся, а не тем удовольствием, которое они доставляют педагогам. Поэтому перечисленные выше технические решения, хотя и важны, но еще "не делают погоду".

Так как не существует ни одной преобладающей теории, то при создании ЭУ имеет смысл руководствоваться рекомендациями, почерпнутыми из выводов разных ведущих школ: бихевиоризма, конструктивизма и когнитивной науки. Ниже описываются некоторые самые общие принципы, на которых строятся разработки оболочек ЭУ в лаборатории адаптивных компьютерных технологий и обучающих систем РГУ.

Известно, что с психологической точки зрения процесс восприятия информации с экрана сильно отличается от традиционного процесса чтения книг. Поэтому электронные учебники принципиально не могут быть оцифрованным вариантом обычной книги, и добавление анимаций и интерактивных тестовых вопросов также не решает всех проблем.

В когнитивной психологии предлагается структурная модель памяти человека, в которой выделяются кратковременная (рабочая) и долговременная память. Информация от органов чувств поступает в кратковременную память, где из нее выделяется та часть, которая оценивается как существенная. Отфильтрованная информация далее передается в долговременную память, где включаются механизмы длительного запоминания. Объем перемещаемой в долговременную память информации определяется качеством и глубиной обработки в рабочей памяти. Чем глубже обработка, тем больше ассоциаций, соответствующих новой информации, формируется в памяти.

В 1956 году американский психолог Дж. Миллер сформулировал правило "7±2", из которого вытекало, что объем кратковременной памяти (КП) любого человека ограничен одним и тем же небольшим числом (от 5 до 9) смысловых единиц, а различие между новичком и экспертом состоит в смысловых "размерах" этих единиц. Если человеку предлагается ситуация, в которой он должен одновременно обрабатывать большее число единиц информации, то часть полезной информации неизбежно будет теряться, а, значит, становится меньше шансов для осмысленного запоминания.

Очевидно, что этот факт нельзя игнорировать при разработке ЭУ.

Во-первых, нужно ограничить объем информации, одномоментно предлагаемой учащемуся. А это означает, что для ЭУ нужно специальным образом структурировать учебные материалы.

По нашему мнению, эта структуризация должна обеспечивать постраничное представление материалов, где под страницей понимается один кадр экрана. Это означает, что "длинные" страницы должны быть исключены полностью, т.е. необходимость в прокрутке страниц возникать не должна (человечество давно отказалось от свитков в пользу книг, сброшюрованных из отдельных листов).

Отметим еще один момент, понятный каждому пользователю компьютера. После прокрутки страницы, прежде чем продолжить знакомство с материалом, требуются усилия, чтобы найти, где пролегает "граница" между предыдущим и новым экранами. А это неизбежно ведет к рассеиванию внимания. Поэтому поэкранная организация учебных была принята, как важнейший принцип представления учебных материалов.

Чтобы обеспечить дозированное представление информации, оболочка электронного учебника должна реализовывать соответствующую систему навигации. Система навигации любого ЭУ опирается на его организацию. С учетом требований постраничного просмотра, логичной является иерархия следующих структурных элементов "модуль – урок – страница". Из рекомендаций школы бихевиоризма, что подавать учебные материалы следует небольшими порциями с немедленным контролем усвоения, количество страниц в уроке должно быть небольшим (по нашему опыту в среднем около 15 страниц).

Управления навигацией разбивается на две составляющие. Одна из них выступает в роли оглавления курса и дает возможность выбирать модули и уроки из этих модулей. Вторая связана с перемещениями по страницам внутри урока. Так как последовательный просмотр страниц наиболее вероятен, то учащемуся предлагаются кнопки "Следующая/предыдущая страница". Однако, если ограничиться только этими кнопками, то свобода действий учащегося будет стеснена, что противоречит идеям конструктивизма. Многие из нас любят сначала заглянуть в конец главы или даже книги, чтобы лучше понять, о чем идет речь. Чтобы не препятствовать инициативе учащихся, им предоставляется возможность перемещаться по страницам в произвольном порядке.

Второе следствие ограниченности объема КП нужно отнести к правилам компоновки страниц. Информация на странице должна быть четко визуально структурирована, а количество структурных элементов не должно превышать пяти. Сами структурные элементы могут иметь разную природу (текст, статические и анимированные изображения, интерактивные java- или флэш апплеты и т.п.). Их допустимые сочетания — предмет отдельного и сложного разговора.

Аккуратность требуется даже при разработке простых текстовых элементов. Так как чтение текста с экрана происходит в 1,5–2 раза медленнее, чем с листа, то, очевидно, что объем предлагаемых словесных описаний должен быть приблизительно в два раза меньше, чем это было бы в обычном учебнике. Кроме того, текст должен быть разбит на небольшие абзацы, которые визуально должны быть четко разделены друг от друга.

Каждый абзац нужно рассматривать как отдельный элемент структуры.

Ясно, что фрагментация учебных материалов не может быть механической, более того, она должна основываться в первую очередь на смысловом содержании. Достаточно большой опыт разработок нашей лаборатории по разной тематике показывает, что при разрешении 1024* (наиболее распространенном в настоящее время) экранного пространства вполне хватает и для представления содержательных единиц информации, и для отображения служебных элементов оболочки ЭУ.

Тем не менее, "прокрустово ложе" страницы урока (фрейма окна) может не всегда соответствовать необходимому логичному размеру фрагмента учебного материала. Но для большинства случаев можно предложить простое и достаточно эффективное решение, состоящее в поэтапном погружении учащегося в материал. Сначала обучаемому предлагается сжатое представление, в котором визуализируются только самые необходимые для понимания излагаемого фрагмента факты, формулировки, иллюстрации и т.п.

Более сложная для понимания часть материала, например, выводы формул, в это время скрыта. Для ее "раскрытия" пользователю предлагаются специальные элементы управления в виде переключателей, которые позволяют отобразить/скрыть дополнительное содержание страницы.

Дополнительный материал может предлагаться в отдельном всплывающем окне. Но техника разработки веб-страниц позволяет раздвигать элементы веб-страницы и вставлять между ними новые. Благодаря этому, например, на странице может присутствовать кнопка "Показать/скрыть вывод формулы", при нажатии которой фрагмент отображается или скрывается.

Основной смысл этого приема состоит в том, что при первом знакомстве с содержанием страницы превышения возможностей кратковременной памяти не происходит. А при повторном рассмотрении ставшие уже знакомыми блоки информации логически объединяются, "укрупняются", а потому их число становиться меньшим. В результате углубленное изложение материала воспринимается обучаемым более легко, чем, если бы оно было предложено с самого начала.

Это отвечает еще одному требованию школы бихевиористов: уровень сложности материала должен соответствовать уровню подготовки учащегося так, чтобы последний смог понять его и соотнести с другими своими знаниями, иначе неизбежно произойдет потеря стимулов к обучению. Если обсуждение очередного вопроса в электронном учебнике, начинается со сжатого, облегченного изложения, то это способствует пониманию основных идей всеми учащимся.

Описанные принципы разработки оболочек ЭУ прошли проверку в ряде проектов, в том числе и международных.

ПРОБЛЕМЫ СОЗДАНИЯ АДАПТИВНЫХ ОБУЧАЮЩИХ ОБЪЕКТОВ Рубанчик В.Б., Тараскина М.А.

Ростовский государственный университет, факультет высокий технологий rvb@aaanet.ru, masha@rambler.ru Мультимедийные персональные компьютеры и системы электронных коммуникаций коренным образом изменили представления о возможностях обучения с помощью компьютерных технологий. Однако техническая база, открывшая широкий доступ к информации, как и получаемая информация, еще не решают проблему эффективного обучения. Известному специалисту Д.Мерриллу принадлежит точное замечание, что информация сама по себе не учит. Из этого можно сделать вывод, что обучающие программы должны выполнять действия гораздо более сложные, чем презентация информации.

Быстрые изменения в технической базе привели также к тому, что наработки старой педагогики могут быть использованы только в ограниченных масштабах, а новые методики, естественно, находятся еще на стадии исследований. Наряду с этим, уже имеется громадный спрос на электронные учебные ресурсы, что требует доведения их разработки до уровня промышленных масштабов.

Проблемы производительности труда, сборки и модификации сложной продукции возникают в разных областях и обычно решаются за счет модульного построения и стандартизации компонентов изделий. Очевидно, что хотя такой подход механистичен, а учеба — область тонкая и индивидуальная, упомянутую идею можно попытаться перенести и на разработку обучающих программ. Надежды на успех основываются на имеющемся опыте — преобладающая в мире, достаточно успешно используемая уже более ста лет система массового образования является примером переноса в сферу образования принципов поточного (т.е.

обезличенного) промышленного производства, включая стандарты. Несмотря на свойственную машинам прямолинейность, компьютерные системы обучения имеют гораздо больше возможностей для приспособления к требованиям или пожеланиям отдельных учащихся, чем это предоставлялось традиционной школой. Одним из путей объединить принципы модульного построения с идеей индивидуализации обучения можно с помощью технологии обучающих объектов (ОУ, learning objects) с адаптивными возможностями.

История обучающих объектов насчитывает десять лет, но идея все еще можно назвать сырой, и уже накоплены серьезные противоречия. В частности, ряд специалистов утверждает, что решающую роль в возникновении идей ОУ сыграли успехи объектно-ориентированного программирования (ООП). Другие говорят наоборот, что обучающие объекты с идеями ООП имеют мало общего. Действительно, попытки прямого переноса основополагающих принципов ООП в область обучения натолкнулись на серьезные и обоснованные возражения. Однако, наряду с этим, ведется интенсивное развитие нескольких очень крупных проектов. В частности, ряд государственных и международных организаций (IEEE, IMS, ARIADNE и др.) плодотворно работает над созданием стандартов, призванных обеспечить переносимость, интероперабельность и повторное использование учебных модулей — качеств, которые могут обеспечить серьезный экономический выйгрыш.

Для целей нашего рассмотрения определим ОУ как относительно небольшой, предназначенный для многократного применения цифровой учебный ресурс, который реализует самодостаточный и идентифицируемый фрагмент учебного процесса. Об адаптации в приложении к ОУ можно говорить в двух смыслах.

Во-первых, один из важных провозглашаемых принципов ОУ — это педагогическая нейтральность, которая должна обеспечить применение одних и тех же объектов в контекстах разных учебных курсов разных авторов. Очевидно, что абсолютная нейтральность — заведомо непрактичная идея. Неизбежно возникает необходимость адаптации "нейтральных" ОУ к конкретным целям, т.е. настройка объектов.

Во-вторых, адаптацию (персонализацию) объектов можно понимать как процесс динамического варьирования учебного процесса в зависимости от таких особенностей учащегося, как быстрота выполнения действий, прежние достижения, его цели, индивидуальный стиль учения или предпочтения в формах представления информации.

В настоящее время выпущенные разными группами стандартизации рекомендации по разработке обучающих объектов пока охватывают в основном лишь проблемы взаимодействия целых объектов. При этом автор, желающий воспользоваться готовым объектом, к внутреннему устройству объекта законного способа доступа не имеет. Это является существенным ограничением, так как нельзя реализовать такие преимущества ООП, как наследование и полиморфизм.

Когда речь идет об ОУ с адаптивными возможностями, то концептуальная неделимость объектов оставляет только один путь для персонализации — автору нужно для каждого типа учащихся создать отдельный вариант объекта. Нетрудно убедиться, что недостатки этой методики весьма велики.

Во-первых, так как версии объекта не исключают наличие в разных вариантах объекта одних и тех же фрагментов или ресурсов, то неизбежно дублирование элементов содержания, а эта избыточность, по понятным причинам, значительно усложняет поддержку объекта в целом. Если же объект динамически собирается из отдельных совместно используемых ресурсов, то возникает другая проблема — "улучшение" ресурса для целей одного варианта представления объекта может быть неприемлемо для других версий.

Во-вторых, ОУ имеют ценность только в том случае, когда они снабжены достаточно обширной метаинформацией, которая, в частности, позволяет авторам отыскивать нужные им ОУ в хранилищах учебных ресурсов. Разработка увеличивающегося объема метаинформации требует значительных усилий, в том числе и материальных. А раздельное хранение версий объектов усложнит их поиск и получение.

В-третьих, теория учения, без моделей которой невозможно использование механизмов адаптации, еще достаточно размыта и пока предлагает множество классификаций с разным, иногда большим, числом категорий. Ясно, что творчески авторы вряд ли будут в состоянии создать более двух-трех полных версий объекта. А скрыто присутствует еще один вопрос — цена.

Оценим последствия принципиального отказа от монолитности объектов с точки зрения их пользователя (преподавателя) и возможности, которые дает автору открытость внутренней организации объекта. Важно отметить, что практически все реально работающие в мире системы, построенные на основе ОУ, предполагают конкретное устройство объектов. И это факт, с которым не считаться нельзя. Но другой вопрос в том, предоставляются ли эти системы авторам учебных курсов возможности для настройки или развития имеющихся объектов. Ответ на него отрицательный, и это поле для исследований.


Если ОУ организованы по определенной схеме, а каждый ОУ включает весь набор альтернативных представлений ресурсов, то это также не слишком удачно — объекты неизбежно будут "разбухать" и становиться трудно управляемыми.

Гибкие ОУ должны обеспечить несколько направлений персональной адаптации, из которых выделим построение индивидуальных траекторий обучения (ПИТО) и адаптацию формы представления материалов (АФПИ).

ПИТО предполагает наличие вариантов изложения материала с варьируемой степенью сложности. АФПИ требует, чтобы один и тот же фрагмент учебного материала разрабатывался в нескольких версиях, с использованием разных медийных представлений. Очевидно, в совокупности все сочетания этих двух ортогональных типов требований порождают для авторов нереально большие объемы работы. Поэтому необходимо искать компромиссные варианты, уменьшающие суммарный объем работы.

Один из вопросов, для которого в теории ОУ еще не найдено однозначного решения — это проблема грануляции, что подразумевает определение оптимального "размера" объекта. Определение ОУ никак не регламентирует, какой объем учебного материала должен включать объект, поэтому размер объекта определяется автором. Отметим, что объектом может быть даже весь курс, но тогда возможность повторного применения этого объекта сводится к нулю. С другой стороны, очень маленькие объекты не дают возможности использовать все преимущества объектного подхода.

Варианты упоминавшегося компромиссного подхода могут строиться, если определенным образом задать правила грануляции. Например, учебный материал разбивается на фрагменты таких размеров, для которых имеет смысл предлагать несколько уровней сложности изложения. Затем для каждого уровня строятся отдельные ОУ, из которых позже формируется "кривая обучения" с нужной степенью пологости. Здесь подразумевается в некотором смысле разделение содержания и представления. Очевидно, что можно придумать несколько аналогичных методик.

Однако нетрудно предположить более эффективную систему.

Предполагается, что каждый объект имеет определенное внутреннее устройство и набор ресурсов, из которых он динамически строится. При этом автору курса, пользующемуся объектом для своих целей, предоставлено право, дополнять представления имеющихся ресурсов новыми или заменять отдельные компоненты, например, на отличающиеся по сложности. "Чертеж" для сборки объекта задается с помощью редактируемой метаинформации, типа файлов манифеста в рекомендациях по пакетированию IMS. Такая техника очень напоминает применение наследования в ООП, и в этом плане адаптация выступает как проявление полиморфизма. Однако, как уже упоминалось, между ОУ и объектами в программировании имеются значительные различия, поэтому прямой перенос идей невозможен.

Общий вывод из сказанного следующий: к сожалению, на нынешнем этапе теория ОУ еще слишком молода, чтобы стать основой для значительного рывка в технологии. Чтобы ОУ превратились в основное и признанное всеми средство строительства учебных курсов, они должны приобрести принципиально новые качества. Но уже сделанные огромные усилия по стандартизации элементов технологии не должны пропасть даром.

Поэтому, какими бы они ни были, новые взгляды на ОУ должны не отрицать уже наработанное, а развивать его.

ПРОГРАММНЫЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЙ ПАРАМЕТРОВ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ МАТЕРИАЛОВ И ПРИБОРОВ Рыбальченко С.А., Гармашов С.И., Гершанов В.Ю.

Ростовский государственный университет, физический факультет sergii@aaanet.ru, garmashov@rsu.ru, vgersh@aaanet.ru Обычно компьютер в лабораторном спецпрактикуме используется как средство для обработки измеренных студентами данных в программах типа MS Excel, Origin. Вместе с тем на базе компьютера возможно организовать полноценный измерительный комплекс для сбора данных, последующей их обработки и сравнения с результатами численного моделирования.

Для организации измерительного стенда необходимы компьютер, оснащенный платой сбора данных (ПСД), и соответствующее программное обеспечение. Для учебных целей, когда не предъявляются высокие требования к точности проводимых измерений, в качестве ПСД может использоваться звуковая карта, которой оснащены все современные компьютеры.

Что касается программного обеспечения для сбора и визуализации данных, то к настоящему моменту уже разработано немало программ, которые позволяют использовать звуковую карту в качестве ПСД. Однако, часть из них не бесплатна, а бесплатные программы поставляются, как правило, без исходных кодов и поэтому не могут быть модернизированы под конкретные измерения.

Авторами разработан программный комплекс, предназначенный для изучения полупроводниковых материалов и приборов в рамках лабораторного практикума. Комплекс состоит из двух модулей:

измерительного и моделирующего. Измерительный модуль ориентирован на работу со звуковой картой и позволяет использовать компьютер в режиме осциллографа, характериографа, генератора сигналов. В модуле предусмотрена возможность экспорта измеренных зависимостей в программы MS Excel и Origin.

Моделирующий модуль основан на численном решении дифференциальных уравнений, описывающих изучаемые явления, и позволяет сравнивать результаты расчета и проведенных измерений.

Программный комплекс разработан на языке Object Pascal в интегрированной среде разработки Delphi.

ОПЫТ ФОРМИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРОННОЙ СРЕДЫ ОБУЧЕНИЯ НА ИСТОРИЧЕСКОМ ФАКУЛЬТЕТЕ Самарина Н.В., Кудрявцева Л.Б.

Ростовский государственный университет, исторический факультет и ЮГИНФО Опыт формирования обучающей электронной среды на историческом факультете Ростовского госуниверситета насчитывает уже более десяти лет, что позволяет и критически оценить сделанное, и выявить некоторые особенности означенного опыта применительно к гуманитарному факультету, и размышлять о методике использования компьютерных учебных продуктов и ресурсов Интернет в процессе обучения истории.

Начальный этап использования компьютерных технологий в процессе обучения на историческом факультете связан с разработкой и внедрением электронных учебников по курсам «Основы информатики» [1] (1993 г) и «Количественные методы в историческом исследовании» [2] (с 1994/ учебного года). Оба учебника предназначались для использования в локальной сети для систематической учебной работы студентов в компьютерном классе.

Структура каждого включала в себя полный гипертекстовый вариант лекций и список литературы, практикум с комплексом заданий для самостоятельной работы, словарь терминов, тесты проверочные и итоговые (зачетные). Иными словами, уже эти ранние варианты учебников по структуре и содержанию являлись учебно-методическими комплексами, полностью решавшими проблему учебно-методического обеспечения соответствующих учебных курсов. Однако, в этих учебниках среда обучения была замкнутой и не позволяла внедрять новые средства обучения, т.е.

расширять среду. Поэтому дальнейшее использование этих учебников неизбежно привело бы к замедлению внедрения новых технологий в учебный процесс, а, следовательно, отставанию в сфере информационной культуры.

С появлением новых компьютерных технологий, как, например, мультимедиа- и Web-технологии, необходимо было перейти к новой модели обучения – созданию электронной обучающей среды, являющейся эффективным средством обучения. Эта среда содержит разнообразное методическое обеспечение (контролирующие программы, пояснительные материалы, прикладные программы и др.), обеспечивающее непосредственное освоение изучаемой дисциплины, на базе новых современных, широко применяемых средств.

Такая среда является естественным развитием концепции электронных УМК, расположенных на учебном сервере. В отличие от замкнутых обучающих программ создание обучающей среды может происходить постепенно по мере готовности контента, разрабатываемого преподавателем.

Обучающие среды также легче модернизировать.

Следующий этап развития электронной среды обучения связан с разработкой (при поддержке фонда Сороса) мультимедийного Web учебника «История Дона и Северного Кавказа с древнейших времен до Февраля 1917 года». С 1999 года он размещен в сети Интернет и используется как студентами факультета, так и всеми интересующимися историей региона.

Содержательно новый электронный учебник является гипертекстовым вариантом книжного своего аналога [3], но существенно превосходит его визуализацией учебной информации и наличием динамических карт региона, что особенно значимо при изучении истории, а также возможностью дополнительно использовать информационные ресурсы Интернет через систему ссылок, помещенных в тексте. Для его реализации использована HTML-технология, которая предоставляет широкий спектр возможностей от создания простых Web-учебников (даже силами непрограммирующих специалистов) до средств программирования, например, DHTML, Java Script и др.

Этот учебник получил высокую оценку у специалистов в области исторической информатики на конференциях в Минске и в Москве. [4, 5] В отличие от учебников, упомянутых выше, он предназначен для индивидуальной внеаудиторной работы. И, таким образом, сфера его использования расширяется по мере увеличения доступности Интернет для студентов. К сожалению, до сих пор технически невозможно использовать фрагменты этого учебника для визуализации лекционного курса по истории Дона и Северного Кавказа.

При обсуждении учебника на VII конференции ассоциации «История и компьютер» (2000 г.) возникла идея дополнения его тестами для самоконтроля и тем самым оптимизировать для пользователей-студентов, обучающихся как стационарно, так и заочно. Эта идея была реализована, хотя и не в полном объеме. По ряду разделов учебника тесты, содержащие задания и вопросы различной степени сложности, были разработаны и представлены в сети Интернет [6].


Учитывая современную актуализацию проблемы разработки и использования тестов как формы проверки знаний, хочется заметить, что они могут играть весьма значимую и полезную роль в освоении курсов исторических дисциплин именно как тесты – тренинги. Освоение исторических курсов требует запоминания огромного количества событий и связей этих событий друг с другом, а также связей каждого из событий с вполне определенными историческими эпохами, деятелями, датами. Всю эту рутинную и утомительную работу тесты в электронном (и, пожалуй, только в электронном) своем варианте делают более привлекательной и легкой. Но вряд ли тесты могут быть приемлемы в качестве формы итоговой проверки знаний по историческим дисциплинам, независимо от числа помещенных в них заданий, хотя бы уже в силу того, что далеко не все в историческом знании подвергается формализации и схематизации.

В последние годы в развитии электронной обучающей среды на факультете, с одной стороны, наметилась тенденция расширения учебных дисциплин, изучаемых с привлечением информационных и учебных ресурсов Интернет, в основном на уровне магистерского образования. С другой, - происходит модернизация ранее созданных электронных учебников.

В 2004/2005 учебном году модернизирован учебно-методический комплекс по курсу «Количественные методы в историческом исследовании».

В настоящее время он проходит апробацию и адаптируется для студентов историков.

В отличие от своего предшественника он размещен на учебном сервере РГУ и доступен по адресу, известному только студентам, обучающимся на историческом факультете через Интернет, хотя и используется преимущественно для систематической работы студентов в компьютерном классе. Это сделало возможным дополнительно привлечь к процессу освоения содержания курса информационные ресурсы Интернет, в частности, сайтов российской ассоциации «История и компьютер». Вместе с тем учебно-методический комплекс вполне может быть использован и студентами-заочниками, по мере расширения доступа к Интернет в регионе.

В этой связи в его структуру уже включены специальные задания для заочников, что не исключает возможности использования ими и адаптированного для студентов-гуманитариев практикума. Таким образом, в перспективе весь методический комплекс может быть использован для дистанционного обучения.

Модернизация электронного учебника по дисциплине «Количественные методы в историческом исследовании» является примером создания открытой обучающей среды, включающей современные программные средства, такие как, например, электронная таблица MS Excel.

Старый электронный учебник содержал лабораторный практикум по статистической обработке исторической информации, имитирующий различные методы анализа, в связи с чем, студент был ограничен рамками данной модели учебника и не мог решать другие более сложные задачи или проводить многоэтапное исследование.

При выборе подхода к модификации старого электронного учебника учитывались следующие факторы:

• Студент, обучаемый методам обработки исторической статистики, должен уметь самостоятельно применять расчетные формулы.

• Студент должен иметь методические материалы для решения типовых задач обработки исторической статистики.

• Студенту нужно предоставить современный программный инструмент для расчетов.

В связи с вышесказанным было решено построить электронную среду обучения в рамках современной Web-технологии, и в качестве инструмента для расчетов была выбрана электронная таблица из пакета MS Office.

Выполнение практических (лабораторных) заданий предполагает работу студентов с табличным процессором MS Excel.

Исследование реальных исторических задач с помощью статистических методов в рамках MS Excel является достаточно сложным для студентов историков. Однако применение электронной обучающей среды, включающей методические материалы с подробным пошаговым описанием выполнения типового задания позволяет приобщить их к современным компьютерным технологиям и приобрести навыки для самостоятельной работы.

На наш взгляд, весьма важно, что студенты приобретают начальные навыки работы с Excel. Для освоения этих навыков каждая группа заданий по темам курса сопровождена подробными инструкциями, поясняющими алгоритм выполнение задания по шагам: составление таблиц, работа с мастером диаграмм, с мастером функций и т.д. Все шаги выполнения заданий показаны на примерах. Пояснения снабжены иллюстративным материалом для лучшего понимания того, как заносить формулы, использовать стандартные функции и строить графики. Эта, очень значимая, на наш взгляд, методическая составляющая практикума является главным предметом апробации, доработки и адаптации в первый год использования модернизированного комплекса в учебном процессе.

С учетом опыта использования предыдущего учебно-методического комплекса переработана и несколько упрощена структура лекционного курса, в иной последовательности выстроена тематика практических занятий, которая сориентирована на постепенное усложнение практической работы студентов в Excel по принципу: элементарное – относительно простое – более сложное.

В структуре комплекса есть тесты проверочного характера, рассчитанные на освоение весьма специфичной для гуманитариев терминологии курса. Разработан итоговый (зачетный) тест.

Продемонстрированное умение выполнять предложенные в практикуме задачи и успешное выполнение этого теста представляются вполне достаточными для положительной оценки работы студентов по курсу.

Предполагается использовать обновленную электронную среду обучения не только в локальной сети класса, но и в Интернет с тем, чтобы его могли использовать не только студенты дневного отделения, но и обучающиеся заочно. В этой связи в структуру электронного УМК включены задания для самостоятельной работы студентов ОЗО в межсессионный период.

Наш опыт разработки компьютерных учебных продуктов позволяет говорить о вполне определенных преимуществах современной электронной обучающей среды в сравнении с традиционной книжно-бумажной. Она позволяет более гибко и адекватно требованиям образовательного процесса выстроить систему управления интеллектуальной работой обучающегося, создавать алгоритмы его самостоятельной работы и приспосабливать их к исходному уровню знаний и умений той или иной группы, своевременно модернизировать учебные курсы, дополнительно расширяя их содержание информационными ресурсами сети Интернет.

Литература 1) Крицкий С.П., Кудрявцева Л.Б., Шабанская Т.В. Методические указания к лабораторным занятиям на ПЭВМ по курсу «Основы информатики». Изд-во РГУ, 1993. 10 п.л.

2) Крицкий С.П., Самарина Н.В., Кудрявцева Л.Б. Электронный учебник «Количественные методы в историческом исследовании».// Новые информационные технологии в историческом образовании. // Межвузовская научно-методическая конференция « Информатизация базового гуманитарного образования в высшей школе. Москва. 29.05-2.06.1995.» М.

1995.

3) История Дона и Северного Кавказа с древнейших времен до февраля 1917 года. Учебное пособие для студентов. Ростов-на-Дону, 2001. 30 п.л.

4) Крицкий С.П., Самарина Н.В., Кудрявцева Л.Б., Щербина А.В. Опыт использования компьютерных технологий обучения на историческом факультете Ростовского госуниверситета. // Опыт компьютеризации исторического образования в странах СНГ. Сб. статей. Минск. БГУ. 1999.

Они же. Электронный учебник «История Дона и Северного Кавказа с древнейших времен до февраля 1917 года» // Информационный бюллетень ассоциации «История и компьютер». № 25, март 2000. М. 2000. Они же.

5) Электронный учебник по истории Дона и Северного Кавказа с древнейших времен до февраля 1917 г: некоторые проблемы методики и технологии проекта. // Новые информационные ресурсы и технологии в исторических исследованиях и образовании. Сборник тезисов докладов и сообщений Всероссийской конференции. Подмосковье, Боровое, 6-9 апреля 2000 г. М.2000.

6) Крицкий С.П., Самарина Н.В., Кудрявцева Л.Б., Щербина А.В. Тесты для обучающей системы «История Дона и Северного Кавказа с древнейших времен до 1917 г.»: проблемы методики и технологии создания // Учебно методическая конференция «Современные информационные технологии в учебном процессе». 26-27 апреля 2001 г. Тезисы докладов. Ч. 2. Ростов-на Дону,2001.

СОЗДАНИЕ ПРОГРАММНОГО КОМПЛЕКСА ДЛЯ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ НЕЛИНЕЙНОГО ПРОГРАММИРОВАНИЯ «МЕТОДЫ ЛИНЕЙНОЙ АППРОКСИМАЦИИ»

Сантылова Л. И., Козлова Т.А., Талалаева Т.П.

Ростовский государственный университет, механико-математический факультет Изменение структуры учебных курсов в сторону увеличения объема материала, предназначенного для самостоятельной работы студентов, требует от преподавателя более широкого использования современных информационных технологий, новых программных продуктов.

Изучение основных принципов математического моделирования в учебном курсе «Методы оптимизации» и в последующих спецкурсах предполагает использование на семинарских занятиях программных средств, позволяющих реализовать процесс решения оптимизационных задач, начиная с их содержательной постановки до получения численных результатов и их последующего анализа. Использование компьютерной техники способствует также более глубокому изучению самих методов нелинейной оптимизации, благодаря возможности решения большого числа задач разной размерности и структуры.

Использование для этих целей известных пакетов прикладных программ (например, «Поиск решения» в EXCEL) в курсах, преподаваемых кафедрой исследования операций, не дает желаемого результата. Это связано с тем, что указанный пакет не предоставляет пользователю возможности выбора метода решения и наблюдения пошаговой реализации используемого метода.

Перечисленные проблемы послужили причиной создания программного комплекса для решения задач нелинейного программирования.

Данный программный комплекс реализует методы линейной аппроксимации: метод проекций градиента и метод обобщенного приведенного градиента. Он предназначается для решения нелинейных задач общего вида.

При создании программного продукта использованы возможности двух сред программирования: Delphi и Maple. Это улучшило качество программы, так как позволило рассматривать аналитический вид функций, определяющих математическую модель решаемой задачи, в качестве входной информации.

Интерфейс данного программного продукта допускает выбор для решения задачи любого из предложенных методов, предлагает пользователю несколько режимов работы. Предусмотрены в зависимости от желания пользователя различные способы выдачи выходной информации, определяемые объемом информации и видом носителя.

Программы, реализующие метод проекций градиента и метод обобщенного приведенного градиента, тестированы на большом количестве разнообразных задач нелинейного программирования.

Созданный программный продукт допускает возможность пополнения системы новыми программными модулями, реализующими другие методы нелинейной оптимизации.

Литература.

1) Реклейтис Г. и др. Оптимизация в технике. М. Мир, 1986.

2) Химмельблау Д. Прикладное нелинейное программирование. М.

Мир,1975.

МОБИЛЬНЫЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ НА БАЗЕ POCKET HDD ZIV DRIVE Свечкарев В.П., Штепа И.В., Натальченко И.А.

Ростовский государственный университет, факультет высоких технологий decanat@fvt.rsu.ru Одним из распространенных вариантов методического обеспечения дистанционных форм обучения является построение образовательных баз данных в виде мобильных информационных систем (МИС). Для размещения МИС может использоваться внешний мобильный накопитель данных ВМНД (например, pocket HDD ZIV drive), емкостью не менее 40 Гбайт, имеющий информационный канал типа USB 2.0 для обмена с ПЭВМ.

Программное обеспечение МИС должно быть совместимым с поисковыми системами, используемыми стандартными файл-менеджерами типа Explorer и Total Commander. Формы представления информации должны включать текстовую, табличную и мультимедийную части (графические файлы, анимации).

Форматы хранения данных в МИС должны быть открытыми и допускать самостоятельное пополнение материалов пользователем. Структура МИС должна обеспечивать размещение на ПЭВМ, в том числе - портативных, аппаратная часть которых соответствует уровню требований Microsoft Windows XP professional.

Предлагается МИС выполнить по модульному принципу, включив в ее состав следующие программные функциональные модули (Структурная схема МИС приведена на рис.1): данных;

резервного копирования данных;

управления данными;

визуализации данных;

утилит для просмотра файловой структуры с помощью файл-менеджеров. Для получения резервных копий данных может быть использован CD – накопитель ПЭВМ, функционирующий под управлением Модуля резервного копирования данных. ВМНД исключает необходимость использования дополнительных источников питания за исключением энергопотребления по шине USB.

Модуль данных содержит структурированный массив данных по методическому обеспечению образовательной программы, включающий соответствующие учебному плану и содержанию дисциплин тематические разделы. Дополнительно в Модуль утилит включаются открытые утилиты и программы для работы с файлами МИС (поисковики, архиваторы и др.).

МИС начинает функционирование при запуске файла *.exe. В основное меню МИС включены следующие указатели:

- Содержание – переход к основной странице с содержанием тематических разделов (Модуль визуализации).

- Обновление – переход к Модулю управления данными для добавления, удаления и редактирования данных.

- Утилиты – просмотр файловой структуры с помощью файл менеджеров (Модуль утилит).

- Резервное копирование – резервное копирование на CD (Модуль резервного копирования).

- Помощь (Справка о программе и инструкция по эксплуатации).

Доступ к Модулю управления данными предусматривает идентификацию пользователя (требование введения пары: логин, пароль).

Число запросов и одновременно открытых страниц ограничивается ресурсами используемой ПЭВМ. Файловая система Модуля данных соответствует NTFS в версии Windows XP professional SP1 и выбранному типу носителя (форматы «Drag-to-Disk RW» для CD-RW и «Multisession» для СD-R). Модуль данных обеспечивает функционирование без использования дополнительных драйверов и вспомогательных программ установки.

ZIV Drive ПЭВМ шина Модуль (Windows XP) USB визуализации CD-RW Модуль утилит Модуль копирования Модуль у правления CD- CD- CD- Модуль данных Резервные Рис.1. Структура модульной информационной системы В заключение приведем основные технические характеристики:

максимальный объем хранимой информации в Модуле данных, не менее Гбайт;

средняя скорость поиска ключевого слова, не более 1минуты;

габаритные размеры ВМНД: не более 1,4815 см;

диапазон рабочих температур ВМНД: плюс 15…плюс 300С.

ОБЗОР ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ, ПРИМЕНЯЕМЫХ В УЧЕБНОМ ПРОЦЕССЕ ВУЗАМИ НАШЕЙ СТРАНЫ Сергеева В.Е., Шумидуб А.А.

Ростовский государственный университет, экономический факультет sharlott@list.ru, klio@donpac.ru Любое учебное заведения высшей школы рано или поздно сталкивается с проблемами автоматизации процессов администрирования и управления учебным процессом. Как правило, каждое из них идет своим путем.

Классическим вариантом решения этих задач является построение информационной системы с использованием одной из доступных и освоенных СУБД с последующим расширением этой системы до сетевой модели (распределенной БД с использованием ресурсов ЛВС). Эти системы, как правило, могут решить задачи учета, планирования и контроля, но участвовать непосредственно в самом процессе обучения они не в состоянии.

Рассмотрим конкретные примеры информационных систем, используемых ВУЗами нашей страны.

1. Воронежский государственный университет использует в своей работе программно-технический комплекс автоматизированной информационно-аналитической системы управления учебным процессом.

Университетский интегрированный информационный комплекс обеспечивает информационную поддержку и автоматизацию основных функций по оперативному управлению учебным процессом в ректорате, учебно-методическом управлению, управлению качеством образования, деканатах и кафедрах.

Комплекс построен на основе современной трехуровневой клиент серверной архитектуры. Базы данных функционируют под управлением SQL-сервера (СУБД) Oracle и размещены на высокопроизводительном серверном оборудовании.

Практическое освоение описываемого информационного комплекса в Воронежском госуниверситете подтвердило перспективность используемых подходов и практических решений.

2. В деятельности деканата математико-механического факультета Санкт-Петербургского государственного университета используются связанные между собой информационные системы «Абитуриент», «Студент», «Аспирант», «Отдел кадров», «Планово-финансовое управление», функционирующие в университете уже более 10 лет. Далее мы будем рассказывать только об одной из них – об информационной системе «Студент».

Система «Студент» позволяет проводить сбор и хранение практически любой информации о студентах. Стандартизированный интерфейс системы предусматривает возможность быстрого поиска данных, их удобное отображение, что особенно важно при работе с большим объемом тесно связанных между собой данных, обеспечивает принятие обоснованных решений в сжатые сроки.

Основные подсистемы программного комплекса:

• Картотека;

• Приказы;

• Сессия и учебные планы;

• Выпуск;

• Статистика.

3. В Московском инженерно-физическом институте разработан программный комплекс представления и управления расписанием для кафедры института, который, помимо всего прочего, содержит подсистему обеспечения безопасности доступа к данным.

Функциональные возможности ИС:

• Использование развитой ролевой модели аутентификации, обеспечивающей раздельный доступ к ресурсам для студентов, преподавателей и управляющего персонала;

• Предоставление интерфейса для управления расписанием учебных групп кафедры;

• Обширные возможности анализа информации;

• Использование в качестве платформы для хранения данных СУБД Cach.

Предусмотрен механизм, который позволяет преподавателям и персоналу прикреплять к определённым дням или предметам заметки.

Вывод данных возможен по различным критериям: группа, преподаватель, день недели. Для каждой из групп пользователей предусмотрен свой интерфейс, отвечающий выполняемым задачам. Для обеспечения межсистемной переносимости данной системы используется объектная постреляционная технология представления данных (СУБД Cach). Работа с данными реализована на основе CSP-страниц - технологии гипертекста, реализующей события клиент-серверных приложений. Через интерфейсы взаимодействия СУБД Cach возможна интеграция с другими базами данных.

4. В Бийском технологическом институте разработана “Система учета успеваемости студентов”, которая служит для оперативного ввода и просмотра успеваемости студентов института. Доступ к программе осуществляется с любого компьютера института подключенного к сети.

Разграничение доступа к данным было сделано путем разделения пользователей на три группы:

• Администратор;

• Преподаватель;

• Студент.

Система учета студентов была реализована посредством объектно ориентированных СУБД Cach, на что повлияли следующие обстоятельства.

Интерфейс был реализован с помощью CSP-страниц использующих стандартные теги HTML, а также набор дополнительных CSP-тегов и атрибутов реализации связывания объектов Cache’ и форм CSP-страниц.



Pages:     | 1 |   ...   | 5 | 6 || 8 | 9 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.