Разработка электронного курса лекций по дисциплине «Основы математической обработки информации»

Процесс создания ОЭИ должен обеспечивать производство ОЭИ, отвечающих системе  психолого-педагогических, технико-технологических, эстетических и эргономических требований. Как и сами ОЭИ, требования к ним  можно классифицировать согласно нескольких различных критериев.

Все требования к ОЭИ можно разделить  на две основные группы: требования, инвариантные относительно уровня образования, имеющие отношение ко всем, без  исключения, ОЭИ и специфические  требования, предъявляемые к ОЭИ  для общего среднего, высшего профессионального, дополнительного образования, а  также обучения людей с ограниченными  возможностями.

ОЭИ должны отвечать стандартным дидактическим  требованиям, предъявляемым к традиционным учебным изданиям, таким как учебники, учебные и методические пособия. Дидактические требования соответствуют  специфическим закономерностям  обучения и, соответственно, дидактическим  принципам обучения. Далее рассмотрим традиционные дидактические требования к ОЭИ, относимые к числу требований первой группы:

1. Требование научности обучения с использованием ОЭИ означает достаточную глубину, корректность и научную достоверность изложения содержания учебного материала, предоставляемого ОЭИ с учетом последних научных достижений. Процесс усвоения учебного материала с помощью ОЭИ должен строиться в соответствии с современными методами научного познания: эксперимент, сравнение, наблюдение, абстрагирование, обобщение, конкретизация, аналогия, индукция и дедукция, анализ и синтез, метод моделирования, в том числе и математического, а также метод системного анализа.
2. Требование доступности обучения, осуществляемого посредством ОЭИ, означает необходимость определения степени теоретической сложности и глубины изучения учебного материала сообразно возрастным и индивидуальным особенностям учащихся. Недопустима чрезмерная усложненность и перегруженность учебного материала, при которой овладение этим материалом становится непосильным для обучаемого.
3. Требование обеспечения проблемности обучения обусловлено самой сущностью и характером учебно-познавательной деятельности. Когда учащийся сталкивается с учебной проблемной ситуацией, требующей разрешения, его мыслительная активность возрастает. Уровень выполнимости данного дидактического требования с помощью ОЭИ может быть значительно выше, чем при использовании традиционных учебников и пособий.
4. Требование обеспечения наглядности обучения означает необходимость учета чувственного восприятия изучаемых объектов, их макетов или моделей и их личное наблюдение учащимся. Требование обеспечения наглядности в случае ОЭИ реализуется на принципиально новом, более высоком уровне. Распространение систем виртуальной реальности, позволит в ближайшем будущем говорить не только о наглядности, но и о полисенсорности обучения.
5. Требование обеспечения сознательности обучения, самостоятельности и активизации деятельности обучаемого предполагает обеспечение средствами ОЭИ самостоятельных действий учащихся по извлечению учебной информации при четком понимании конечных целей и задач учебной деятельности. При этом осознанным для обучающегося является то содержание, на которое направлена его учебная деятельность. В основе ОЭИ должен лежать деятельностный подход. Поэтому в ОЭИ должна прослеживаться четкая модель деятельности учащегося. Мотивы его деятельности должны быть адекватны содержанию учебного материала. Для повышения активности обучения ОЭИ должно генерировать разнообразные учебные ситуации, формулировать разнообразные вопросы, предоставлять обучаемому возможность выбора той или иной траектории обучения, возможность управления ходом событий.
6. Требование систематичности и последовательности обучения при использовании ОЭИ означает обеспечение последовательного усвоения учащимися определенной системы знаний в изучаемой предметной области. Необходимо, чтобы знания, умения и навыки формировались в определенной системе, в строго логическом порядке и находили применение в жизни. Для этого необходимо:

• предъявлять учебный материал в систематизированном и структурированном виде;

• учитывать как ретроспективы, так и перспективы формируемых знаний, умений и навыков при организации каждой порции учебной информации;
• учитывать межпредметные связи изучаемого материала;
• тщательно продумывать последовательность подачи учебного материала и обучающих воздействий, аргументировать каждый шаг по отношению к обучающемуся;
• строить процесс получения знаний в последовательности, определяемой логикой обучения;
• обеспечивать связь информации, предъявляемой ОЭИ, с практикой путем увязывания содержания и методики обучения с личным опытом обучающегося, подбором примеров, создания содержательных игровых моментов, предъявления заданий практического характера, экспериментов, моделей реальных процессов и явлений.

7. Требование прочности усвоения знаний при использовании ОЭИ: для прочного усвоения учебного материала наибольшее значение имеют глубокое осмысление этого материала, его рассредоточенное запоминание.

8. Требование единства образовательных, развивающих и воспитательных функций обучения в ОЭИ.

Кроме традиционных дидактических  требований, предъявляемых как к  ОЭИ, так и к традиционным изданиям образовательного назначения, к ОЭИ  предъявляются специфические дидактические  требования, обусловленные использованием преимуществ современных информационных и телекоммуникационных технологий в создании и функционировании ОЭИ.

9. Требование адаптивности подразумевает приспособляемость ОЭИ к индивидуальным возможностям обучаемого. Оно означает приспособление, адаптацию процесса обучения к уровню знаний и умений, психологическим особенностям обучаемого. Различают три уровня адаптации ОЭИ. Первым уровнем адаптации считается возможность выбора учащимся наиболее подходящего для него индивидуального темпа изучения материала. Второй уровень адаптации подразумевает диагностику состояния обучаемого, на основании результатов которой предлагается содержание и методика обучения. Третий уровень адаптации базируется на открытом подходе, который не предполагает классифицирования возможных пользователей и заключается в том, что авторы программы стремятся разработать как можно больше вариантов ее использования для как можно большего контингента возможных обучаемых.
10. Требование интерактивности обучения означает, что в процессе обучения должно иметь место взаимодействие учащегося с ОЭИ. Средства ОЭИ должны обеспечивать интерактивный диалог и суггестивную обратную связь (от английского слова suggest - предлагать, советовать). Важной составной частью организации диалога является реакция ОЭИ на действие пользователя. Суггестивная обратная связь осуществляет контроль и корректирует действия учащегося, дает рекомендации по дальнейшей работе, осуществляет постоянный доступ к справочной и разъясняющей информации. При контроле с диагностикой ошибок по результатам учебной работы суггестивная обратная связь выдает анализ работы с рекомендациями по повышению уровня знаний.
11. Требование реализации возможностей компьютерной визуализации учебной информации, предъявляемой ОЭИ. Требование предполагает анализ возможностей современных средств отображения информации (технические возможности средств отображения информации – компьютеров, мультимедиа проекторов, средств виртуальной реальности и возможностей современного программного обеспечения) по сравнению с качеством представления учебной информации в ОЭИ.
12. Требование развития интеллектуального потенциала обучаемого при работе с ОЭИ предполагает формирование стилей мышления (алгоритмического, наглядно-образного, теоретического), умения принимать оптимальное решение или вариативные решения в сложной ситуации, умений по обработке информации (на основе использования систем обработки данных, информационно-поисковых систем, баз данных и пр.).
13. Требование системности и структурно-функциональной связанности представления учебного материала в ОЭИ.
14. Требование обеспечения полноты (целостности) и непрерывности дидактического цикла обучения в ОЭИ означает, что ОЭИ должен предоставлять возможность выполнения всех звеньев дидактического цикла в пределах одного сеанса работы с информационной и коммуникационной техникой.

С дидактическими требованиями к ОЭИ  тесно связаны методические требования. Методические требования к ОЭИ предполагают учет своеобразия и особенности  конкретного учебного предмета, на которое рассчитано ОЭИ, специфики  соответствующей науки, ее понятийного  аппарата, особенности методов исследования ее закономерностей; возможностей реализации современных методов обработки  информации.

ОЭИ должны удовлетворять следующим  методическим требованиям:

1. В связи с многообразием реальных технических систем и устройств и сложностью их функционирования предъявление учебного материала в ОЭИ должно строиться с опорой на взаимосвязь и взаимодействие понятийных, образных и действенных компонентов мышления.
2. ОЭИ должно обеспечить отражение системы научных понятий учебной дисциплины в виде иерархической структуры высокого порядка, каждый уровень которой соответствует определенному внутридисциплинарному уровню абстракции, а также обеспечить учет как одноуровневых, так и межуровневых логических взаимосвязей этих понятий.
3. ОЭИ должно предоставлять обучаемому возможность разнообразных контролируемых тренировочных действий с целью поэтапного повышения внутридисциплинарного уровня абстракции знаний учащихся на уровне усвоения, достаточном для осуществления алгоритмической и эвристической деятельности.

Наряду с учетом дидактических  требований к разработке и использованию  ОЭИ выделяют ряд психологических  требований, влияющих на успешность и  качество создания ОЭИ. Следующие психологические требования относятся к числу требований, предъявляемых ко всем без исключения ОЭИ:

1. Представление учебного материала в ОЭИ должно соответствовать не только вербально-логическому, но и сенсорно-перцептивному и представленческому уровням когнитивного процесса. ОЭИ должно строиться с учетом особенностей таких познавательных психических процессов, как восприятие (преимущественно зрительное, а также слуховое, осязательное), внимание (его устойчивость, концентрация, переключаемость, распределение и объем внимания), мышление (теоретическое понятийное, теоретическое образное, практическое наглядно-образное, практическое наглядно-действенное), воображение, память (мгновенная, кратковременная, оперативная, долговременная, явление замещения информации в кратковременной памяти).
2. Изложение учебного материала ОЭИ должно быть ориентировано на тезаурус и лингвистическую композицию конкретного возрастного контингента и специфики подготовки обучаемых. ОЭИ должно быть построено с учетом системы знаний обучающегося и знания языка. Изложение учебного материала должно быть понятно конкретному возрастному контингенту учащихся, но не должно быть слишком простым, поскольку это может привести к снижению внимания.
3. ОЭИ должно быть направлено на развитие как образного, так и логического мышления.

К технико-технологическим  относятся требования:

• функционирования ОЭИ в средах Интернет-навигации, MS Windows 98, Me, 2000 и выше;
• функционирования в локальном (на компакт-дисках и других внешних носителях информации) и в сетевом режиме;
• максимального использования современных средств мультимедиа и телекоммуникационных технологий;
• надежности и устойчивой работоспособности;
• гетерогенности (устойчивой работы на различных компьютерных и других аналогичных им средствах, предусмотренных спецификацией ОЭИ);
• устойчивости к дефектам;
• наличия защиты от несанкционированных действий пользователей;
• эффективного и оправданного использования ресурсов;
• тестируемости;
• простоты, надежности и полноты инсталляции и деинсталляции.

По отношению к различным  видам ОЭИ по технологии распространения  могут применяться специальные  технологические требования.

Технологические требования к локальным ОЭИ:

• возможность использование различных электронных носителей;
• возможность комбинирования электронных и бумажных носителей.

Технологические требования к сетевым ОЭИ:

• возможность работы в локальном и сетевом режиме;
• ориентация на сетевую архитектуру «клиент-сервер»;
• наличие физически локализованных и распределенных в сети компонент;
• наличие средств администрирования процесса обучения (управление доступом, наличие средств регистрации, контроля, статистического анализа результатов обучения) и общих информационных баз;
• наличие средств организации коллективной работы (обратной связи с преподавателей или другими обучаемыми);
• платформенная и программная независимость.

Эргономические требования к ОЭИ строятся с учетом возрастных особенностей обучаемых, обеспечивают повышение уровня мотивации к обучению, устанавливают требования к изображению информации и режимам работы ОЭИ.

Основным эргономическим требованием  является требование обеспечения гуманного отношения к обучаемому, организации в ОЭИ дружественного интерфейса, обеспечения возможности использования обучаемыми необходимых подсказок и методических указаний, свободной последовательности и темпа работы, что позволит избежать отрицательного воздействия на его психику, создаст благожелательную атмосферу на занятиях.

Требования здоровьесберегающего и эргономического характера, предъявляемые к разработке и использованию ОЭИ соответствуют гигиеническим требованиям и санитарным нормам работы с вычислительной техникой. Для анализа ОЭИ большое значение имеют требования к режиму труда и отдыха при работе с видео-дисплейными терминалами (ВДТ) и персональными ЭВМ: ОЭИ должны быть разработаны таким образом, чтобы время функционирования ОЭИ не превышало санитарные нормы работы с вычислительной техникой.

Соответствие ОЭИ возрастным особенностям учащихся и санитарным нормам работы с вычислительной техникой являются одним из основных условий эффективности  ОЭИ. Несоответствие этим требованиям  приведет или к не восприятию части  информации учащимися (в случае с  требованиями возрастных особенностей), или к ухудшению здоровья (санитарно-гигиенические  требования).

В случае использования ОЭИ могут  и должны быть реализованы на принципиально  новом, более высоком уровне эстетических требований. Эстетические требования тесно связаны с эргономическими требованиями и устанавливают соответствие эстетического оформления функциональному назначению ОЭИ, упорядоченность и выразительность графических и изобразительных элементов учебной среды, соответствие цветового колорита назначению ОЭИ.

Эстетические требования к ОЭИ не всегда обязательны к учету и соблюдению.

Требования к оформлению документации на ОЭИ обосновывают необходимость  грамотного и подробного оформления методических указаний и инструкций для пользователей:

1. создание и использование ОЭИ должно сопровождаться соответствующим документированием с целью обеспечения интерфейса между разработчиками, заказчиками и пользователями ОЭИ, а также для обеспечения возможности освоения и совершенствования функций компонентов ОЭИ;
2. документация к ОЭИ должна быть исчерпывающей и соответствовать реальным электронным изданиям и ресурсам;
3. документация к ОЭИ должна обеспечивать неснижаемую эффективность эксплуатации ОЭИ;
4. документация к ОЭИ должна способствовать мобильности и повторного использования компонентов ОЭИ.