Украинский   English

Реферат по теме выпускной работы

Содержание

Введение

Демонстрационно-обучающая система – подача информации студенту за счет практических задач с разнородными данными (графика, текст, звук, видео). Обычно это комплексная целая программа с реализацией демонстрации всех моментов, что упускаются при изучении теории, а на практике наглядно преподнесены.

Изучая теорию, студент может упустить какие-либо детали и, при выполнении практических задач возможна вероятность допущения ошибок. При обучении, когда теория подкрепляется практикой, а так же выделяются детали, на которые необходимо обращать внимание, качество знаний улучшается.

1. Актуальность темы

На данный момент существует достаточно много разнообразных демонстрационно-обучающих систем. Каждая из них разработана для своей сферы деятельности и подразумевает качественное изучение студентом преподнесенного материала. Так как единого стандарта нет, то и каждая из этих систем различается структурой обучения студента. Для студента нашей направленности необходимо понимать архитектуру компьютера, а значит и алгоритмы умножения, которые имеют свои различия.

2. Цель и задачи исследования, планируемые результаты

Целью данного дипломного проекта является создание web-сайта с приложением, наглядно демонстрирующего пошаговые действия при выполнении операции умножения в аппаратной части компьютера. В дальнейшем этот web-сайт вместе с данным приложением может быть использован для обучения студентов по всему интернету.

3. Требования к демонстрационно-обучающим системам

С развитием компьютерных технологий новым этапом постановки учебного процесса будет использование доступных средств для обучения и развития на базе мобильного подхода. При создании обучающих программ в учебном процессе хорошим способом является использование современных компьютерных технологий. На данный момент существует большое множество программных продуктов на персональных компьютерах и мобильных устройствах, созданных на базе мультимедийных, офисных и интернет-технологий. Так же используются технологии создания графических изображений, анимация и системы программирования. Существует большое множество обучающих демонстрационно мультимедийных программ, которые позволяют выдавать лекционные материалы сразу для целой группы студентов [1].

Создание демонстрационно-обучающих интерактивных приложений особенно актуально для реализации одного из основных принципов обучения – наглядности. В настоящее время существует достаточное количество графических редакторов, которые позволяют не только проиллюстрировать изучаемый материал, но и представить его в динамике. Особенно важно, что интерактивные динамические модели позволяют детально проработать методические аспекты изучаемого материала [2].

Под обучающей программой со встроенной технологией обучения будем понимать программу учебного назначения, способную осуществлять некоторые функции преподавателя, а именно:

– предоставление учебного материала;

– осуществление контроля за результатом усвоения знаний;

– формирование навыков учебной деятельности и самообразования.

Существует большое количество различных классификаций и типологий программ учебного назначения (Н.В.Апатова, Л.Х.Зайнутдинова, А.С.Лесневский, М.П.Лапчик, И.В.Роберт, Т.А.Сергеева, Н.В.Софронова, и др. [2]) Например, в Институте средств обучения РАО выделили несколько классификационных критериев типологии педагогических программных средств:

-по предметному содержанию;

-по  функции: диагностические, контролирующие, обучающие (демонстрационные, справочно-информационные, формирующие, тренажерные);

-по степени активности учащихся, которая определяется структурой и характером деятельности – программы, рассчитанные на минимальную степень активности (демонстрационные), на максимальную степень (конструирующие программы);

-по целевой группе пользователя – инструментальные программные средства для учителя: для создания новых обучающих программ, применение имеющихся программных средств в процессе подготовки к уроку («электронный конспект», «электронный журнал»); программные средства для учащихся  (общего назначения и специализированные). Примером таких программ являются графические и текстовые редакторы, базы данных или электронные таблицы;

-по уровню коммуникативности можно выделить следующие типы программ: предметно-ориентированные обучающие программы с разными степенями интерактивности (диалоговые) и коммуникативно-ориентированные (локальные сети).

В работах И.В.Роберт [2] дана классификация программных средств учебного назначения, основанная на их методическом назначении: обучающие, контролирующие, тренажеры, информационно-справочные, информационно-поисковые, имитационные, моделирующие, демонстрационные, игровые, досуговые.

В Московском энергетическом институте [2] совместно с Российским НИИ информационных систем предлагают следующую классификацию программ учебного назначения:

-компьютерные учебники;

-предметно-ориентированные среды (микромиры, моделирующие программы,  учебные пакеты);

-лабораторные практикумы;

-тренажеры;

-контролирующие программы;

-справочники, базы данных учебного назначения.

Л.Х. Зайнутдинова [2] предлагает различать три типа  компьютерных  обучающих программ:

-педагогические программные средства (ППС);

-информационно-поисковые справочные программные системы (ИПСПС);

-обучающие программные системы (ОПС).

К педагогическим программным средствам относятся  компьютерные учебные программы одноцелевого назначения: сервисные, контролирующие, тренажеры, моделирующие, демонстрационные, и т.п. программные средства.

К информационно-поисковым справочным программным системам – базы данных и базы знаний.

Обучающие программные системы отличаются тем, что представляют пользователю  комплекс возможностей, в их число входят автоматизированные обучающие системы  (АОС), электронные учебники (ЭУ);  экспертные обучающие системы (ЭОС); интеллектуальные обучающие системы (ИОС).

Наиболее популярное в последнее время название одного из типов программных средств учебного назначения  – электронный учебник – Л.Х. Зайнутдинова  определила как «обучающая программная система комплексного назначения, обеспечивающая непрерывность и полноту дидактического цикла процесса обучения: предоставляющая теоретический материал, обеспечивающая тренировочную учебную деятельность и контроль уровня знаний, а также информационно-поисковую деятельность, математическое и имитационное моделирование с компьютерной визуализацией и сервисные функции при условии осуществления интерактивной обратной связи».

За рубежом  существует разделение обучающих программ на тренировочные (drill & practice), пошаговые (step-by-step), наставнические (tutorial), программы «учись через открытие» (discovery-learning) [2].

Проводит классификацию  учебных программ по степени управления действиями учащихся  Дж. Веллингтон [2]. Он выделяет программы, которые предназначены для тестирования и закрепления знаний, умений и навыков – тренировочные (skill –and-drill) и наставнические (tutorial). Следующая группа программных средств с менее жёстким управлением со стороны компьютера – игровые и имитационные, затем программы обеспечения  информационно-поисковой деятельности учащегося и, наконец, программы, в которых стратегию и тактику обучения выбирает учащийся.

Наиболее перспективными в зарубежной  литературе считаются такие направления использования компьютеров в обучении, как экспертные системы, разветвлённо-диалоговые обучающие системы, имитаторы эксперимента и обучающие среды.

Некоторые зарубежные педагоги возможности использования компьютера в процессе обучения видят в следующем:

-компьютерное обучение (программы);

-компьютерное изучение (инструмент для решения проблем);

-компьютерное тестирование;

-обучение, проводимое компьютером (учителем);

-моделирование (один из лучших вариантов использования компьютеров в обучении);

-подготовка учебных пособий.

На основе анализа существующего программного обеспечения, ориентированного на сферу образования, можно также увидеть, что тенденция развития программных средств учебного назначения заключается в отходе от идей программированного обучения и расширении информационного пространства программы. Под информационным пространством программы  учебного назначения понимают её содержательную компоненту.

Основные педагогические задачи, решаемые с помощью такой системы обучения:

– Начальное ознакомление с предметной областью (ПО), освоение ее базовых понятий и концепций;

– базовая подготовка на разных уровнях глубины и детализации;

– выработка умений и навыков решения типовых практических задач в данной ПО;

– выработка умений анализа и принятия решений в нестандартных (нетиповых) проблемных ситуациях;

– развитие способностей к определенным видам деятельности;

– проведение учебно-исследовательских экспериментов с моделями изучаемых объектов, процессов и среды деятельности;

– восстановление знаний, умений и навыков;

– контроль и оценивание уровней знаний и умений.

В зависимости от решаемых педагогических задач такие системы обучения подразделяются на четыре класса:

4. Анализ существующих демонстрационно-обучающих систем

Демонстрационно-обучающие системы – способ обучения, предоставляющий возможность более глубокого изучения материала, знание которого только в теории было бы недостаточно. Демонстрационно-обучающие системы позволяют узнать как полученные знания применяются на практике, увидеть как происходит тот или иной процесс. Так же демонстрационно-обучающие программы могут существенно ускорить процесс обучения, т.к. в таких программах часто сводят количество теории к минимуму, но этот недостаток компенсируется наглядностью. Именно поэтому демонстрационно-обучающие системы чаще всего используют не для полного изучения материала, а для его закрепления на примерах [4].

К средствам обучения относятся программные средства различных типов, предназначенные для поддержки процесса преподавания; объектно-ориентрованные программные системы; учебное, демонстрационное оборудование, сопрягаемое с ЭВМ, предназначенное для организации учебной деятельности. Моисеев В.Б. в электронно-обучающий комплекс включает следующие структурные элементы: учебная программа с гиперссылками на учебный план; методические рекомендации для преподавателей и обучаемых; электронные обучающие курсы; лабораторно-практический комплекс; контрольные тестовые задания. Таким образом, однозначного состава электронно-обучающих систем не разработано [5].

Известны также демонстрационные-обучающие системы, в состав которых входят рабочее место преподавателя с блоком коммутации и управления и персональным компьютером, подключенным к монитору с большим экраном, и рабочие места обучающихся с индивидуальными блоками коммутации и управления, взаимосвязанными локальной сетью с блоком коммутации и управления рабочего места преподавателя [6].

Как один из примеров демонстрационно-обучающих систем – это мультимедийные обучающие системы. Они предназначены для автоматизации процесса обучения и контроля знаний обучающихся. Мультимедийные обучающие системы нужны для обучения и тестирования студентов на основе виртуальной модели агрегата и является эффективным инструментом при проведении обучения/переподготовки в условиях учебных аудиторий.

Основная задача тренажера – развитие практических навыков с одновременной теоретической подготовкой, подготовка личности к принятию быстрых и качественных решений в аварийных ситуациях.

Ведущей целью применения мультимедийного оборудования на уроке является достижение более глубокого запоминания учебного материала через образное восприятие, усиление его эмоционального воздействия, обеспечение “погружения” в конкретную среду.

Если говорить о полнофункциональной МОС, то решение задачи автоматизированного обучения в максимальном варианте включает:

-предоставление учебных материалов в различных формах (текст, гипертекст, графика, аудио- и видеоматериалы и т.д.);

-выполнение практических работ (моделирование, проектирование, решение задач и пр.);

-организация диалога с обучаемым (т.е. ответы на его вопросы);

-определение уровня знаний обучаемого;

-адаптация системы к уровню знаний обучаемого в соответствии с целью обучения [7].

На рынке компьютерных продуктов с каждым годом возрастает число обучающих программ, электронных учебников и т.п. Одновременно не утихают споры о том, какой должна быть «демонстрационно-обучающая программа», какие функции «вменяются ей в обязанность». Традиционное построение демонстрационно-обучающей системы: предъявление наглядного материала, практика, тестирование.

В настоящее время к демонстрационно-обучающей системе предъявляются следующие требования:

Можно выделить 3 основных режима работы демонстрационно-обучающей системы:

На текущий момент обучающие системы мало используются в современном образовании. Но у них есть множество плюсов, по сравнению с обычными способами изучения материалов. С течением времени, обучающие системы будут внедряться в образование и не исключено, что через определенное время всё образование будет основано на электронных пособиях, учебниках и обучающих программах. Обучающие программы – это еще один шаг на пути информатизации общества [4].

5. Разработка структуры демонстрационно-обучающей системы по курсу «Архитектура компьютера»

Для изучения курса «Архитектура компьютера» необходимо владеть минимальными базовыми навыками и знаниями в области компьютерной логики. Так как организация архитектуры компьютера строится на машинном коде, необходимо знать правильность выполнения многих простейших операций таких как, представление в машинном коде, сложение, вычитание, сдвиги и пр. Первоочередной задачей становиться предоставить информацию для изучения студенту по этим пунктам. Следовательно, перед тем как заниматься изучением такой операции как «умножение» в машинном коде, следует разобраться, что такое «машинный код», как производить над ним простейшие операции, так как на них базируется само умножение.

Учитывая тот факт, что инструментов для наглядной проверки требуемого результата над выполнением операций сложения и перевода в интернете хватает, то стоит предоставить в демонстрационно-обучающей системе теоретическую часть по этому разделу.

В демонстрационно-обучающей системе должно присутствовать как теоретическая часть по начальным знаниям, так и по другим, более сложным операциям в компьютерной логике. Чтобы разделить эти две части, следует сделать проверку знаний по начальным знаниям. Проверку следует сделать за счет теста, так как эта информация не достаточно сложная, чтобы реализовывать демонстрационно-обучающую систему.

Теоретическая часть необходима для разъяснения выполнения задачи и чем детальнее и понятнее расписана теоретическая часть, тем качественнее будет процесс изучения.

Практическая часть относительно задачи выполнения операции «умножения» в машинном коде, после изучения теоретической части, не требует внедрения каких то сложных систем. После предоставления учебных материалов в виде текста, лекции или другого учебного материала, достаточно будет предоставить студенту выполнение практических работ.

Например, лабораторные работы с постановкой задачи, реализуют как практическую часть изучения предмета, так и определение уровня усваивания и знаний студента. Так же в течении выполнения работы у студента могут появляться вопросы, которые нуждаются быть отвеченными. Если возможности организации диалога с обучаемым нет, то наглядные примеры или же проверка его работы демонстрационным методом будут эффективным способом обучения.

При проверке выполнения задачи могут появиться ответы в виде несоответствия между правильным вариантом демонстрационно-обучающей системы и ошибками допущенными студентом в течении выполнения поставленной задачи. Так же преподаватель может с помощью подобных дополнительных инструментов как тестировать студента, так и проверять наглядно, объясняя возможные ошибки, допущенные во время выполнения.

В процессе обучения студента информация должна быть хорошо выстроена с объяснением всех сокращений, терминов и понятий, что используются при изучении выбранного курса. Преподноситься в первую очередь она в виде лекционного материала устной или письменной формы.

Приведенные примеры в виде иллюстраций как на доске, так и в картинках, при изучении материала в домашних условиях, тоже важный момент обучения. В демонстрационно-обучающей системе это необходимо учитывать и использовать в разделе теоретической части.

При изучении наглядный пример пошагового выполнения задачи дает более полную картину относительно происходящего и усваивание материала проходит гораздо эффективнее. Так как демонстрация процесса позволяет узнать, как полученные знания применяются на практике, процесс обучения проходит гораздо быстрее.

При демонстрации процесса, теоретический материал сводиться к минимуму, однако наглядность оправдывает эти жертвы. Это все необходимо для того, чтобы сложную задачу разбить на более простые. Несмотря на количество шагов при изучении материала, их простота позволяет лучше усваивать материал. Если информации слишком много, человек может запутаться, потеряться, и потратить много времени и сил для того, чтобы разобраться во всем. При наличии небольших задач, идущими друг за другом, изучение становиться продуктивнее.

В итоге структура демонстрационно-обучающей системы должна состоять из таких пунктов:

–доступная первоначальная теоретическая часть;

–тестовый контроль по первоначальной теоретической части;

–теоретическая часть изучения операции «умножения»;

–наглядная структурная часть умножения;

–выбор представления входных данных;

–демонстрация операции «умножения» пошагово;

–вывод каждого шага на экран;

Для того, чтобы у любого студента был доступ к этой демонстрационно-обучающей системе, следует использовать для размещения этого проекта в интернете. Создавать пошаговый онлайн-умножитель со всеми теоретическими данными, а так же тестовым контролем на базе странички web-сайта.

Поскольку изучать и пользоваться сервисом наглядного пошагового онлайн-умножителя целесообразно лишь после появления знаний в простейших операциях над числами в машинном коде, следовательно, тестовая часть будет отделять начальную информацию от более сложной, вместе с самим онлайн-умножителем, тестовой частью, что будет реализована при регистрации на web-страничке.

Для того, чтобы отделить теоретические части друг от друга, а так же реализованный пошаговый онлайн-умножитель, обязательным пунктом в реализации web-странички является меню.

Во вкладке демонстрационной части работы в первую очередь должно быть два поля для ввода чисел. Выпадающее меню для выбора в каком коде должно происходить умножение и кнопка, которая будет отправлять запрос и данные в «невидимую» для оператора часть проекта.

После чего на экране появится таблица, в которой каждый шаг выполнения выбранного алгоритма будет демонстрирован наглядно. В конце этого алгоритма необходимо вывести правильный ответ, а так же перевести двоичный код обратно в десятичный, для того, чтобы человек мог сравнить как с собственным ответом, поиске возможных своих ошибок и убедиться в правильности работы алгоритма.

Выводы

На момент написания данного реферата магистерская работа еще не завершена. Предполагаемая дата завершения: май 2019 г. Полный текст работы, а также материалы по теме могут быть получены у автора или его руководителя после указанной даты.

Список источников

  1. Львовский М.Б. Разработка и использование учебных мультимедийных программ по информатике и физике для старших классов средней школы. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://ito.su/2000/dopoln_tez/dopoln_tez9.html
  2. Журавлева Л.В. Один из подходов к созданию демонстрационно-обучающих интерактивных приложений по физике на основе геометрической модели колебательного движения. Текст научной статьи по специальности «Физика». [Электронный ресурс]. – Режим доступа : https://cyberleninka.ru/article/n/odin-iz-podhodov-k-sozdaniyu-demonstratsionno-obuchayuschih-interaktivnyh-prilozheniy-po-fizike-na-osnove-geometricheskoy-modeli
  3. Учебные материалы. Дальневосточный государственный гуманитарный университет. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://files.school-collection.edu.ru/dlrstore/ee6d4b16-821a-4d4d-8057-9a0f27f57088/lab_raboti.html/lab_raboti.html
  4. Разработка демонстрационно-обучающей программы по дисциплине “Электрические машины и трансформаторы”. Дипломная работа. [Электронный ресурс]. – Режим доступа : http://otherreferats.allbest.ru/programming/c00050625.html
  5. Функционально-структурная модель интеллектуальной обучающей системы. Научный журнал «Фундаментальные исследования». [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://www.fundamental-research.ru/ru/article/view?id=33216
  6. Компьютерная демонстрационная обучающая система. Патентный поиск. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.findpatent.ru/patent/225/2251745.html
  7. 7.  Мультимедийные обучающие системы. Учреждение Челябинской области. Политехнический колледж. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://magpk.ru/index.php/hydrogen/materialno-tekhnicheskoe-obespechenie-i-osnashchennost-obrazovatelnogo-protsessa/multimedijnye-obuchayushchie-sistemy