Разработака электронного учебника по дисциплине «Дискретная математика и математическая логика»

УДК 004 

РАЗРАБОТКА  ЭЛЕКТРОННОГО УЧЕБНИКА ПО ДИСЦИПЛИНЕ «ДИСКРЕТНАЯ  МАТЕМАТИКА И МАТЕМАТИЧЕСКАЯ ЛОГИКА» 

Луцак С.М., Стреляев И.

(СКГУ  им. М.Козыбаева) 
 
 

    Электронный учебник (ЭУ) - это обучающая программа, осуществляющая дидактический цикл процесса обучения, обеспечивающая интерактивную учебную деятельность и  контроль уровня знаний. ЭУ призваны автоматизировать все основные этапы обучения - от изложения учебного материала до контроля знаний и выставления итоговых оценок.

    К основным качествам ЭУ относятся: полнота и непрерывность изложения материала, реализация новых дидактических схем работы с использованием современных информационных средств, комплексное применение мультимедийных технологий, навигационные возможности.

    ЭУ, как дидактическое средство, обладает большими функциональными возможностями, чем традиционный учебник. Преимущества таких учебников перед традиционными учебниками и пособиями заключаются в следующем: большая наглядность, возможность предоставления мультимедийной информации, быстрый поиск информации, динамичность, т.е. возможность быстрого изменения и дополнения, интерактивность, доступность.

    Способ  обучения с помощью ЭУ позволяет построить новую модель процесса обучения, включающую этапы генерации очередного задания на основе текущего состояния обучаемого и сценариев обучения, сравнения ответов с эталоном, в случае несовпадения с которым производится диагностика ошибок и по её результатам корректируется сценарий дальнейшего обучения. ЭУ моделирует обучающий диалог «учитель–ученик», что актуально в самостоятельной работе.

    Использование ЭУ позволит студентам выбирать индивидуальную траекторию обучения, изучать материал самостоятельно, в удобном темпе, закреплять знания при выполнении практических заданий, проводить самоконтроль по тестам.

    Статья посвящается разработке ЭУ по дисциплине «Дискретная математика и математическая логика» для студентов специальности 5В060200 – информатика (естественная). Эта задача была поставлена в рамках выполнения дипломной работы.

    Создание  ЭУ по дисциплине «Дискретная математика и математическая логика» имеет следующую цель - предоставить студентам, изучающим данную дисциплину, эффективное и легкодоступное средство обучения – ЭУ,  которое включало бы в себя теоретический материал, практические  и тестовые задания, и выполняло бы не только обучающую, но и контролирующую и оценивающую функции.

    Опишем  задачи создания ЭУ:

• повысить качество и эффективность обучения, в частности предоставить студентам возможность выбора индивидуальной траектории обучения, увеличить скорость обучения и улучшить запоминание материала;
• расширить возможности самоподготовки к экзаменам и самоконтроля студентов;
• облегчить труд преподавателя по проверке знаний студентов.

    ЭУ по дисциплине «Дискретная математика и математическая логика» должен выполнять следующие функции:

    1. Обучающую. ЭУ повысит качество и эффективность процесса обучения; позволит студентам изучать материал по дисциплине в удобном темпе. Наличие в лекционном комплексе анимационных примеров, видеороликов сделают обучение наглядным, позволят получить наиболее полное представление об изучаемых объектах, активизировать процессы запоминания. Практические задания сделают процесс обучения интересным и творческим, вовлекут студентов в исследовательскую деятельность.

    2. Контролирующую. ЭУ позволит студентам выполнять самоконтроль, проводить подготовку к рейтинговым контролям и экзаменам. После проведения теста студенту будет выставлена оценка, показано при ответах на какие вопросы он допустил ошибки и приведены рекомендации по повторному изучению материала.

    3. Оценивающую. В ЭУ будет реализована возможность распознавания правильности ответов и выставления оценки.

    Режим работы ЭУ по дисциплине «Дискретная математика и математическая логика» будет следующим - обучение с проверкой, при котором после изучения отдельной главы студенту предлагается пройти тест и определить степень усвоения материала. Также будет реализована возможность прохождения тестирования после изучения всего материала учебника для итогового контроля знаний с выставлением оценки.

    Прежде  чем приступить к разработке ЭУ по дисциплине «Дискретная математика и математическая логика», сформулируем требования, которым он должен удовлетворять:

    1. информация должна быть разбита на блоки – лекционный, практический, тестовый.

    2. Информация должна быть хорошо структурирована и представлять собой законченные фрагменты учебного курса с ограниченным числом новых понятий.

    3.  Лекционный блок разбит на  модули и темы.

    4. Блок практических заданий должен  быть разбит на отдельные практические  занятия по темам.

    5. Блок тестовых заданий должен  быть разбит на две части  – тестовые задания по отдельным модулям и общий тест (по всему материалу учебника).

    6. Современные способы представления  информации.

    7. Наличие глоссария.

    8. Лекции, практические занятия снабжены анимационными примерами. Анимация должна сопровождать разделы, которые трудно понять в обычном изложении. Рисунки, иллюстрирующие сложные устройства и модели, должны быть анимированы. В этом случае затраты времени для усвоения материала в 5-10 раз меньше по сравнению с традиционным учебником.

    9. Возможность просмотра результатов тестирования.

    10. Психолого-эргономические требования (простота и удобство работы с учебником, интуитивно-понятный интерфейс, адекватность учебника целям и функциям обучения, психологическая естественность деятельности пользователя и сохранение его здоровья).

    Можно выделить целый ряд эргономических требований к организации информации на экране:

    - информация, предъявляемая па экране, должна быть понятной, логически связной, распределенной на группы по содержанию и функциональному назначению;

    - при организации информации на  экране следует избегать избыточного кодирования и неоправданных, плохо идентифицируемых сокращений;

    - не следует для представления  информации использовать краевые зоны экрана;

    - на экране должна находиться  только та информация, которая  обрабатывается пользователем в данный момент.

    Создание  любого компьютерного приложения, а  особенно обучающих мультимедиа-систем (в том числе и ЭУ), невозможно без тщательно продуманного плана разработки. В настоящее время существует хорошо отработанная методология создания компьютерных обучающих систем. Как и всякая методология проектирования, она включает целый ряд последовательных этапов.

    Рассмотрим  эти этапы и цели, которые на них реализуются.

    I этап: анализ предметной области.

    На  этом этапе рассмотрим содержание предмета «Дискретная математика и математическая логика» и его место в системе изучаемых предметов. Для этого будем использовать рабочую учебную программу и силлабус по данной дисциплине для специальности 5В060200 – информатика (естественная). В ЭУ войдёт полный учебный курс по дисциплине «Дискретная математика и математическая логика».

    Кроме того на данном этапе подвергается анализу ситуация с использованием компьютерных обучающих систем, сложившаяся в образовании. В настоящее время на рынке компьютерных обучающих систем появилось множество программных продуктов довольно высокого качества, предназначенных для применения в процессе обучения. Они выпускаются как российскими, казахстанскими, так и (в большинстве) зарубежными производителями. Локализация импортных обучающих систем занятие довольно трудоемкое, не всегда простое с юридической точки зрения, к тому же при «механическом» переводе содержания остаются неучтенными многие психологические и психолого-педагогические факторы, не происходит учет местных, национальных особенностей обучения, и результат в итоге не покрывает затраченных усилий.

    Сейчас  на рынке программного обеспечения появился выбор российских  и казахстанских компьютерных обучающих систем. Лидерами по выпуску электронных учебников и обучающих систем являются фирмы «Кирилл и Мефодий», «1С», «Логос», «SoftKey» и некоторые другие.

    При более подробном ознакомлении с продукцией этих фирм была выявлена тематика выпускаемых приложений. Имеются в виду те предметные области, для изучения которых предназначается программное обеспечение, предлагаемое вышеназванными фирмами. В первую очередь, это предметные области, связанные с компьютером,  его применением и смежные с этим вопросом области. Сюда можно отнести такие системы, как «Анатомия компьютера», «Computer Inside», «Учебник по Турбо-Паскалю» и многие другие. Во-вторых, это области языкознания, обучения различным языкам. Здесь достигнуты очень хорошие результаты, заключающиеся в разработке большого числа обучающих систем разной ориентации и направленности: «Английский с нуля», «English Gold», «French Gold», «English Platinum» и многие другие. В-третьих, это исторический материал, организованный скорее как энциклопедия, но также успешно применяемый в обучении.

    Анализ  компьютерных обучающих систем, используемых при преподавании дисциплин на кафедре  «Математика» в СКГУ имени М. Козыбаева показал необходимость разработки ЭУ по дисциплине «Дискретная математика и математическая логика».

    Поэтому работа по созданию ЭУ по дисциплине «Дискретная математика и математическая логика» является актуальной в силу того, что потребность в таком ЭУ не вызывает сомнений. Учебника, соответствующего рабочей учебной программе по дисциплине «Дискретная математика и математическая логика» для специальности 5В060200 – информатика (естественная), нет.

    Результатом данного этапа является решение  о разработке ЭУ, сделанное на основе анализа учебных потребностей,  целей обучения и ситуации, сложившейся на современном рынке компьютерных обучающих систем.

    II этап: разработка содержания.

    На  этом этапе проводится анализ рабочей  учебной программы, силлабуса по дисциплине «Дискретная математика и математическая логика» для специальности 5В060200 – информатика (естественная) и состава пользователей.

    Создание  ЭУ по дисциплине «Дискретная математика и математическая логика» имеет своей целью предоставить студентам, изучающим данную дисциплину:

    1.  весь теоретический материал, предусмотренный рабочей учебной программой дисциплины;

    2.  практические задания;

    3. тестовые задания для самоконтроля.

    Анализ  рабочей учебной программы и  силлабуса по дисциплине «Дискретная математика и математическая логика» имеет целью - определение степени пригодности теоретического материала к компьютерной реализации в виде ЭУ и эффективности такой реализации.

    В ходе анализа было выявлено, что  данный теоретический и практический материал пригоден к компьютерной реализации в виде ЭУ. После чего материал будет структурирован и дополнен анимационными примерами, видеороликами.

    III этап: описание структуры.

      На этом этапе приводится описание  всех информационных фрагментов  учебника. Предлагаемый ЭУ по дисциплине «Дискретная математика и математическая логика» разбит на несколько взаимосвязанных фрагментов, каждый из которых обладает определенной функцией и визуально представлен отдельным модулем (блоком).

    Структура ЭУ представлена на рисунке 1. 

    Рисунок 1. Структурная  модель ЭУ

    «Дискретная математика и математическая логика» 

    IV этап: реализация.

    На  этом этапе происходит выбор аппаратной платформы и непосредственно  программирование с помощью выбранной  системы программирования.

    Аппаратной  платформой для реализации ЭУ по дисциплине «Дискретная математика и математическая логика» выбрана база IBM–совместимых компьютеров. Выбор данной аппаратной платформы определили следующие обстоятельства: