При выборе инструментальных средств для создания локальных модулей электронного курса возможны два подхода:
1) использование средств автоматизации программирования (САП);
2) непосредственное программирование на языках высокого уровня.
Основная задача САП - предоставить автору готовый набор элементов интерфейса, так что его работа сводится к выбору наиболее подходящего, по его мнению, способу организации кадра, указанию источников (или непосредственный ввод) текстовой, графической и мультимедийной информации и установление взаимосвязей между различными кадрами.
К числу наиболее мощных авторских средств мультимедиа относятся продукты фирмы Macromedia: Director, Toolbook II Instructor, Authorware. Все они позволяют создавать интерактивные приложения в среде Windows, не прибегая к использованию традиционного программирования, выбирая необходимые объекты из набора инструментов, размещая их на рабочей поверхности и указывая реакцию этих объектов на те или иные действия пользователя. К сожалению, все эти программы весьма дороги и рассчитаны только на англоязычного пользователя. Среди российских разработок следует отметить HyperMethod фирмы Prog.Systems AI Lab, используемую рядом российских фирм для создания мультимедийных CD.
Одни САП позволяют генерировать программу в виде ехе-модуля, в то время как другие создают наборы данных, для работы с которыми нужен специальный "проигрыватель". Некоторые САП позволяют создавать как локальные, так и сетевые версии курсов.
В качестве авторского средства можно рассматривать и входящую в Microsoft Office программу для подготовки презентаций PowerPoint.
Хотя большинство САП ориентировано на "программирование без программирования", многие из них имеют свои собственные встроенные языки программирования (языки сценариев). Их использование существенно расширяет возможности системы, однако в то же время противоречит самой идеологии авторской системы.
В некоторых случаях возможностей САП оказывается недостаточно для реализации замысла автора. Использование непосредственного программирования на языках высокого уровня дает большую свободу и позволяет более эффективно использовать ресурсы компьютера (в частности, за счет доступа к ресурсам операционной системы), однако требует привлечения к работе профессиональных программистов (или освоения автором языка программирования).
Существует множество языков высокого уровня, как универсальных, так и специализированных. С определенными оговорками в качестве языков высокого уровня можно рассматривать и внутренние языки авторских систем.
До появления систем, использующих методику визуального проектирования, а также событийного и объектно-ориентированного программирования., создание Windows-приложений было доступно только высококвалифицированным программистам, владеющим языками С и С++. В настоящее время средствами визуального проектирования интерфейса снабжены практически все наиболее распространенные языки высокого уровня. И все они могут быть с успехом использованы для создания электронных курсов.
При использовании технологии визуального проектирования процесс разработки разбивается на два этапа:
1) создание пользовательского интерфейса;
2) программирование событийных и вспомогательных процедур.
Таким образом, работа с современной системой программирования на первом этапе практически не отличается от работы с САП и вполне посильна для непрофессионала.
Хотя языки программирования, как правило, создаются без ориентации на конкретную компьютерную платформу или операционную систему, их реализации учитывают особенности конкретной рабочей среды, из-за чего один язык может иметь несколько диалектов. Это затрудняет межплатформенный перенос даже текстов программ (не говоря об исполняемых модулях, использующих непосредственно команды процессора).
Следует заметить, что последние версии языков высокого уровня, так же, как и авторские инструменты, включают в себя поддержку работы в Internet.
Объединение в Internet сетей, основанных на различных платформах потребовало создания средств, способных учитывать этот фактор. Для представления информации в Internet был предложен язык гипертекстовой разметки HTML (Hyper Text Markup Language). HTML-документ представляет собой ASCII-текст (содержащий команды разметки, указывающие, где находится и в каком виде должна быть представлена информация), а следовательно должен одинаково восприниматься независимо от платформы. Учет специфики при этом возлагается на специальную программу Web-браузер, управляющую визуализацией документа на экране. Первые версии HTML (в настоящее время создана 4-я версия стандарта языка) обладали довольно ограниченными изобразительными средствами, однако в настоящее время ситуация существенно изменилась.
Богатые возможности HTML по представлению текстовой и графической информации, включение в него поддержки мультимедиа, возможность разграниченного и авторизованного доступа к документам делают его весьма привлекательным для предоставления удаленного доступа к образовательной информации средствами WWW. Определенным недостатком HTML с дидактической точки зрения являлась его слабая интерактивность. Однако современный стандарт HTML позволяют включать в текст HTML-документа программы-скрипты, написанные на языках Perl, VB Script, Java Script, обеспечивающие реакцию на действия пользователя.
При создании учебных материалов, предоставляемых в виде интернет-ресурсов, следует учитывать, что наиболее распространенные браузеры Microsoft Internet Explorer и Netscape Communicator поддерживают не полностью совпадающие наборы HTML-команд, поэтому не следует использовать команды разметки, не входящие в общее множество команд. Следует также учесть, что язык HTML достаточно динамично развивается, так что документы, удовлетворяющие последнему стандарту языка, могут некорректно воспроизводится старыми версиями браузеров.
Web-технология предполагает, что информация в форме HTML-документов и связанных с ними мультимедийных файлов находится на сервере; по запросу соответствующие файлы передаются на машину-клиент, где с помощью браузера (Internet Explorer и Communicator имеют версии для различных платформ) происходит интерпретация. Передача информации от клиента на сервер (для обеспечения интерактивности) обеспечивается скриптами.
Создание HTML-документов существенно упрощается при использовании средств визуального проектирования, автоматизирующих написание HTML-кода (т.е.реализующих те же принципы, что и авторские системы). Такие средства существуют как в виде отдельные приложений, так и в качестве компонент (в последних версиях) браузеров.
Как отмечалось выше, языки высокого уровня позволяют разрабатывать приложения, работающие на конкретной платформе. Появление языка Java существенно изменило ситуацию. Концепция Java предполагает (вместо создания для каждой платформы своих компиляторов), создание виртуальных Java-машин, выполняющей независимый от платформы программный код. Таким образом обеспечивается межплатформенная переносимость приложений.
Говоря о локальных компонентах, мы подразумевали, что они могут находиться как на локальном компьютере, так и на сервере локальной сети. При этом сервер используется для предоставления необходимых файлов локальным компьютерам средствами сетевой операционной системы. Таким образом, сеть используется как среда для передачи файлов, что приводит к увеличению нагрузки на сеть и снижению производительности. Это наиболее ярко проявляется при работе с базами данных (БД). Для обеспечения множественного доступа к БД была предложена технология клиент-сервер. В этой модели обработка данных разделена между сравнительно слабым компьютером-клиентом и мощным сервером. Все файловые операции выполняются непосредственно на сервере.
Среду клиент-сервер образуют две основных компоненты: интерфейсная часть (клиент) и прикладная часть (сервер). Функции клиента - обеспечение интерфейса пользователя, формирование запросов к серверу и отображение полученных с сервера данных. Функции сервера - хранение и управление данными. Обработка данных на сервере включает их сортировку, извлечение затребованной информации и отправку ее пользователю.
Для решения различных задач на основе общей базы данных необходимы различные интерфейсные части. Для их разработки могут быть использованы те же инструментальные средства, что и для создания локальных приложений - Visual Basic и Delphi. Использования средств визуального проектирования существенно ускоряет разработку.
В случае, когда нагрузка на сервер слишком высока, выход может дать создание географически распределенной системы серверов и соответствующая группировка пользователей. Обеспечение тождественности данных на всех серверах при этом обеспечивается с помощью механизма репликации, благодаря которому изменения, происшедшие с данными на одном сервере, автоматически производятся и на других.
Использование технологии клиент-сервер весьма перспективно для организации управления учебным процессом в системе ДО. В частности, используя документоориентированную корпоративную среду LotusNotes, можно реализовать значительную часть сетевых компонент мультимедийного курса, а также организовать мониторинг учебной деятельности студентов. Существенно, что после появления сервера LotusNotes/Domino в качестве клиента можно использовать стандартный браузер.
Технология клиент-сервер может быть применена и для предоставления учебного материала. При этом, в отличие от авторского мультимедиа курса, где учебная информация структурирована и выстроена преподавателем, обучаемому предоставляется хранилище данных и средства поиска в нем. Ясно, что методика обучения должна быть принципиально иной, поскольку студент становится уже не интерпретатором отобранной автором мультимедийного курса информации, но в его задачу включается поиск и отбор информации, установление внутренних связей.
Реализацией технологий клиент-сервер можно в определенном смысле считать и поисковые машины Интернет.
Учебно-познавательная деятельность осуществляется посредством следующих технологий:
педагогического общения преподавателя со студентом в аудитории или с использованием электронных средств связи;
педагогического общения тьютора со студентом в аудитории или с использованием электронных средств связи;
самостоятельной работы студента с учебными материалами.
Как правило, обучение осуществляется по индивидуальному календарному графику, составленному на основе индивидуального учебного плана при условии соблюдения образовательного стандарта.
При обучении на основе мультимедийного курсов используются различные организационные формы и технологии, для осуществления которых необходимо организовать работу студентов (включая самостоятельную работу) в учебных аудиториях, в компьютерном классе, в классе ТСО, в библиотеке, в методическом кабинете и др.
Все мультимедийные курсы должны быть адаптированы к основному профилю специальности. Специфика мультимедийных курсов по физико-математическим дисциплинам связана с формализованным представлением содержания знаний и большой долей учебного практикума, имеющего целью не только развитие навыков решения задач и выполнение лабораторных работ, но и формирование комплекса профессиональных знаний, умений и навыков.
Теоретический материал по физико-математическим дисциплинам изобилует математическими формулами и системами доказательств, сложными для самостоятельного усвоения. Этим определяется необходимость создания интерактивных мультимедийных лекций и использования демонстрационного материала, дополняющего электронные учебники, составленные на основании традиционных печатных изданий.
Интерактивная мультимедийная лекция позволяет интегрировать различные среды представления информации - текст, статическую и динамическую графику, видео- и аудиозаписи в единый комплекс, позволяющий обучаемому стать активным участником учебного процесса, поскольку выдача информации происходит в ответ на соответствующие его действия.
Применение компьютерных технологий позволяет создавать качественные видеозаписи лекционных демонстраций, компьютерные лабораторные работы и практикумы, имитационные анимационные модели физических явлений и процессов, необходимые для понимания их сущности. Более того, современные компьютерные средства позволяют создавать тренажеры, модели и лабораторные работы, неосуществимые в реальных условиях. Особенно важно их применение в тех случаях, когда нельзя осуществить прямой эксперимент. Примером может служить демонстрация с помощью компьютера кинетических процессов в газах, молекулярных явлений в жидкостях, квантовых явлений в микромире и т.п.
При разработке мультимедийных курсов по физико-математическим и естественнонаучным дисциплинам особое значение приобретает решение одной из основных дидактических задач в этой предметной области - обучение моделированию и наиболее общим методам воздействия на объект познания. Моделирование с применением компьютеров позволяет продемонстрировать и исследовать основные свойства физических объектов, выяснить границы применимости той или иной теории.
Особую сложность в изучении физико-математических и естественнонаучных дисциплин представляет лабораторный практикум. При его организации следует использовать специально разработанные компьютерные лабораторные тренажеры, которые позволяют эффективно отследить важные закономерности, смоделировав физические процессы. При этом компьютер выполняет роль экспериментальной установки, которая особенно важна:
для предварительного знакомства студента с экспериментом, который ему предстоит выполнить впоследствии на реальной установке, если эксперимент сложен и работа на лабораторной установке требует предварительной подготовки и тренировки;
в тех случаях, когда реальный эксперимент затруднён, например, тем, что физические параметры имеют экстремальные значения (слишком большое или, напротив, слишком малое давление или температура и тому подобное);
для реализации модельных, идеальных экспериментов, которые вообще невозможно осуществить в реальной жизни, но которые можно себе представить мысленно;
для моделирования знаменитых опытов, вошедших в историю (тем самым, знакомя студентов с историей данной науки);
для наглядной демонстрации не наблюдаемых в обычном эксперименте, но реально протекающих процессов (например, движение электронов или других микрочастиц).
Специфика мультимедийных курсов по естественнонаучным дисциплинам определяется особенностями изучения этих дисциплин, требующих наличия большого количества наглядного материала, без которого нельзя полно показать разнообразие живого мира, особенности его строения, развития, механизмы протекания и целостность биологических, химических и др. процессов.
Проблема обеспечения естественнонаучных дисциплин наглядным материалом может быть частично решена с помощью мультимедиа. В мультимедийных курсах наглядный материал может быть представлен как в виде отдельных иллюстративных таблиц, графических схем, дополняющих учебный текст, так и с помощью слайдов, видеофильмов, иллюстрирующих теоретический материал. Весьма эффективными при изучении естественнонаучных дисциплин являются видеолекции, анимационные модели, компьютерные лабораторные практикумы, которые позволяют частично или полностью компенсировать недостаток натурных объектов и наглядного материала.