Анализ проблемы автоматизации труда преподавателя

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ.. 9

1 ОБЗОР И АНАЛИЗ ПРОГРАММНЫХ СРЕДСТВ КОМПЬЮТЕРНОЙ ПОДДЕРЖКИ УЧЕБНЫХ ДИСЦИПЛИН.. 11

1.1 Анализ проблемы автоматизации труда преподавателя. 11

1.2 Обзор существующих программных средств компьютерной поддержки учебных дисциплин. 13

1.3 Сравнительный анализ программных средств. 21

2 РАЗРАБОТКА ИНСТРУМЕНТАЛЬНОЙ СРЕДЫ КОМПЬЮТЕРНОЙ ПОДДЕРЖКИ УЧЕБНЫХ ДИСЦИПЛИН.. 29

2.1 Постановка задачи разработки инструментальной среды.. 29

2.2 Описание предметной области. 31

2.3 Архитектура инструментальной среды и структура БД.. 34

2.4 Алгоритм работы пользователей в среде. 37

3 РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНОГО И МЕТОДИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ.. 42

3.1 Программные средства разработки инструментальной среды.. 42

3.2 Требования к пользовательскому интерфейсу и его реализация. 44

3.3 Возможности представления среды на примере учебной дисциплины «Мультимедиа технологии в образовании». 53

4 БЕЗОПАСНОСТЬ И ЭКОЛОГИЧНОСТЬ РАЗРАБОТКИ.. 59

4.1 Анализ безопасности процесса эксплуатации среды.. 59

4.1.1 Особенности функционального назначения среды.. 59

4.1.2 Системный анализ безопасности. 59

4.1.3 Оценка напряженности процесса эксплуатации среды.. 62

4.2 Анализ экологичности инструментальной среды.. 66

4.3 Требования к организации работ с ПЭВМ... 67

4.4 Разработка мер профилактики и повышения безопасности и экологичности разрабатываемого объекта. 72

5 ТЕХНИКО - ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ РАЗРАБОТКИ.. 76

5.1 Маркетинговые исследования рынка. 76

5.2 Расчет затрат на этапе проектирования. 77

5.3 Выбор базы сравнения (аналога) 82

5.4 Сравнительный анализ затрат в ходе эксплуатации программного продукта и аналога. 85

5.5 Расчет экономии от увеличения производительности труда пользователя 89

5.6 Ожидаемый экономический эффект и срок окупаемости капитальных затрат. 90

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.. 93

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ.. 95

ПРИЛОЖЕНИЕ А.. 98

ПРИЛОЖЕНИЕ Б.. 117

ВВЕДЕНИЕ

Бурное развитие компьютерных технологий за последние несколько лет, а также интенсивное их использование в учебном процессе привели к кардинальным изменениям в системе образования [1]. Информационные технологии в образовании играют все более существенную роль. Современный образовательный процесс сложно представить без использования компьютерных учебников, задачников, тренажеров, лабораторных практикумов, справочников, энциклопедий, а также тестирующих и контролирующих систем и других компьютерных средств обучения (КСО) [2]. Компьютерное обучение представляет собой новую область общественной практики, включающую комплексную автоматизацию обучающего и учебного труда, управленческого труда в сфере образования, информационного обслуживания. Автоматизированное обучение выступает вместе с тем как одна из областей происходящей автоматизации умственного труда, освобождающей человека от рутинных операций и расширяющей его творческие возможности.

Последнее пятилетие характеризуется во всех развитых странах интенсивным внедрением компьютерной обучающей техники на всех ступенях среднего и высшего образования. Создаются автоматизированные системы, облегчающие труд преподавателя по разработке содержания учебных курсов, по совершенствованию стратегии обучения. Появление компьютеров, работающих в режиме диалога, и применение диалоговых учебных программ, открыло возможность более активных форм взаимодействия обучаемого с машиной, автоматизируя не только предъявление заданий и контроль результатов действий учащихся, но и управление всеми звеньями процесса усвоения [3].

Внедрение новых образовательных технологий и современных организационно-методических форм обучения возможно на базе развития моделей и системных компонент образовательного информационного пространства в виде специализированной информационной среды, интегрирующей распределенный образовательный контент, пользовательские сервисы и инфраструктуру сетевого взаимодействия преподаватель-учащийся.

В настоящее время компьютерные технологии прочно вошли во все сферы человеческой деятельности. В сфере образования практически каждый преподаватель в той или иной степени применяет компьютерные технологии в образовательном процессе, начиная от простого использования визуальных материалов и презентаций на лекционных и практических занятиях до применения развитых инструментальных средств и сред поддержки дистанционного обучения. Все это требует от преподавателя большой подготовительной работы не только по освоению соответствующих программных средств, созданию или переработке учебно-методических материалов, включая учебно-методический комплекс (УМК), тестовые и контрольные задания, но и по реорганизации самого процесса обучения и переосмыслению методических принципов преподавания [4].

Целью дипломной работы является создание инструментальной среды компьютерной поддержки учебных дисциплин с использованием современных инструментальных средств. Данная среда обеспечивает поддержку учебной деятельности преподавателя по созданию и наполнению учебной дисциплины из различных информационных, учебных контентов и модулей в единое целое. Также, среда разработки учебных дисциплин обеспечивает регистрацию пользователей, контроль успеваемости и посещаемости, обратную связь с обучаемыми. Таким образом, преподаватель получает расширенные возможности представления образовательных контентов и оперативного взаимодействия с обучаемыми, обучаемые – расширенные возможности доступа к учебным материалам и взаимодействия с преподавателем посредством организованной обратной связи.

ОБЗОР И АНАЛИЗ ПРОГРАММНЫХ СРЕДСТВ КОМПЬЮТЕРНОЙ ПОДДЕРЖКИ УЧЕБНЫХ ДИСЦИПЛИН

Анализ проблемы автоматизации труда преподавателя

Программные средства учебного назначения можно классифицировать с различных точек зрения, и к настоящему времени имеют место серьезные исследования и публикации на этот счет. Однако вопросы, касающиеся реального облегчения труда преподавателя, зачастую остаются вне рассмотрения.

Несмотря на то, что понятие «средства автоматизации труда преподавателя» зачастую подменяются такими понятиями, как «средства автоматизации процесса обучения» и «средства автоматизации управления процессом обучения», считается, что есть некоторые критерии и характеристики, позволяющие с определенностью сказать – программное средство в действительности автоматизирует труд преподавателя. В данном случае подразумеваются характеристики, облегчающие труд преподавателя, сокращая при этом время на проведение определенных видов работ в сфере компетенции преподавателя без потери качества результатов этого вида работ, по сравнению с их неавтоматизированным аналогом [5].

Компьютерное обучение в наши дни уже не новость, а признанная и широко используемая технология. Кроме учреждений, традиционно связанных с образованием, ее активно применяют и коммерческие фирмы для обучения своих сотрудников. Особенно перспективным оказалось применение компьютерной техники в дистанционном обучении. Для обеспечения компьютерного обучения в целом и дистанционной его ипостаси в частности, используется целый ряд специальных программных пакетов. В первую очередь, это пакеты создания самих отдельных обучающих программ. Если таких курсов много, то возникает потребность в системе общего управления процессом обучения [6].

С момента демонстрации первой обучающей программы на электронно-вычислительной машине (ЭВМ) Стэндфордского университета в США прошло немногим более двадцати лет, в течение которых произошла решительная перестройка представлений о возможностях автоматизированной обучающей системы (АОС) и о роли преподавателя в условиях автоматизации обучения. В последние годы центр исследований практики автоматизированного обучения переместился от преимущественного изучения функций ЭВМ во взаимодействии с обучаемым к вопросам моделирования деятельности преподавателя и разработке эффективных дидактических стратегий с помощью персонального компьютера. Большинство исследователей и разработчиков АОС обращают основное внимание на конкретные методические требования к составлению диалоговых учебных программ, выделяются этапы и уровни разработки программ. Для составления диалоговой программы, рассчитанной на один час занятий студента в контакте с ЭВМ, преподаватель должен затратить от 60 до 120 часов. Помощь ЭВМ позволяет значительно сократить эти траты. В этой связи выделилось самостоятельное направление конструкторско-исследовательской деятельности по созданию специализированных АОС, облегчающих труд и усилия преподавателя при разработке дисциплин и организации диалога [7].

Разработанная инструментальная среда является подсистемой для создания компьютерных учебных дисциплин, создаваемых и наполняемых образовательными учебными материалами различного типа (лекции, практические задания и др.), и организации обратной связи посредством тематического форума. Весь созданный материал, загруженный в учебные дисциплины, хранится в базе данных (БД), которая является открытой и при возможности, позволяет публиковать созданный учебный курс в среде Интернет. Модифицировать или удалять созданные учебные курсы получают возможность только системный администратор и преподаватель. Обучаемый получает возможность обратной связи с преподавателем посредством тематического форума, также – ознакомление с учебными материалами, результатами контроля, расписаниями занятий.

1.2 Обзор существующих программных средств компьютерной поддержки учебных дисциплин

С точки зрения автоматизации труда преподавателя, можно выделить следующие категории программных средств:

1) инструментальные среды для создания электронных учебных материалов (ЭУМ);

2) системы автоматического контроля знаний;

3) системы автоматизированной поддержки процесса обучения, в том числе дистанционного обучения.

В процессе поиска и рассмотрения программных средств для создания учебных курсов и дисциплин, было установлено, что программные средства в действительности автоматизируют труд преподавателя, позволяя облегчить его труд, сократить время на проведение определенных видов работ в сфере компетенции преподавателя без потери качества результатов данного вида работ, по сравнению с неавтоматизированным аналогом.

На сегодняшний день, спектр программных средств, автоматизирующих труд преподавателя по организации учебного процесса в рамках создания учебных дисциплин очень многообразен.

На рисунке 1 представлены три категории программных средств, автоматизирующих труд преподавателя, и функции, поддерживающие их. Набор функций для каждой из категорий описывает наиболее важные функции и является не исчерпывающим.

Рисунок 1 – Средства автоматизации труда преподавателя по созданию учебных дисциплин

В процессе обзора и анализа данные программные средства были распределены в отдельные категории:

· к категории «Инструментальные среды для создания ЭУМ» относятся программные средства типа «Macromedia Authorware», «Mentergy Quest», «Claroline LMS», «CourseLab», «eFront» и другие;

· к категории «Системы автоматического контроля знаний» относятся программные средства, такие как «eTest», «ADSoft Tester», «VeralTest» и другие;

· к категории «Системы автоматизированной поддержки процесса обучения» относятся программные средства, такие как «Прометей», «It’s Learning», «Moodle», «ILIAS Open Source LMS» и другие.

Типы программных средств, представленных на рисунке 1, автоматизирует деятельность преподавателя, объединяют в себе огромное количество функций, и в целом востребованы на рынке информационных образовательных технологий.

Но и разработанная инструментальная среда обладает преимуществом, выражающееся в том, что позволяет покрывать отдельные функциональные блоки с разных программных средств и объединять их в единое целое.

Таким образом, программная среда позволяет преподавателю создавать учебные курсы по одной или нескольким дисциплинам и наполнять их учебными материалами различного типа, а также позволяет создавать дополнительную и оперативную информацию (внеплановые консультации, результаты сдачи рейтинга и др.) для оповещения обучаемых.

В процессе обзора и анализа, были рассмотрены программные среды «eFront» и «Moodle», которые представляют собой новое поколение систем электронного обучения.

«eFront» сочетает в себе функции систем управления обучением (LMS - Learning Management System) и систем управления и создания учебных материалов (LCMS - Learning Content Management System), также – позволяет решать задачи не только организации учебного процесса, но и задачи повышения квалификации сотрудников в различных организациях [8].

Программная среда «eFront» распространяется со свободной лицензией, что предоставляет возможность свободно скачать программный пакет среды и установить его на виртуальный сервер персонального компьютера (ПК). Достоинствами программной среды являются следующие критерии:

· свободное распространение среды и возможность быстрой ее установки;

· простота использования, опирающаяся на интуитивно понятный интерфейс;

· прогрессивность (позволяет обучать на нескольких языках и др.);

· курсы, набранные в текстовых редакторах Microsoft Word или OpenOffice Writer, загружаются легко и без потери форматирования, что позволяет экономить время.

Что касается недостатков, то здесь каждый пользователь руководствуется своим непосредственным опытом при работе с «eFront». В системных требованиях программной среды указано, что для стабильной работы используется технология Web 2.0 eLearning Platform [9], которая создает динамичность содержимого среды. Безусловно, это создает некоторые преимущественные удобства при работе со средой, по сравнению со статическими компонентами, но из-за нагромождения динамикой среда не всегда стабильно работает.

Программная среда «eFront» была установлена на WAMP Server [10] ПК и был создан профиль Администратора (рисунок 2). Управление пользователями, создание новых участников обучения, создание курсов, производится посредством интерфейса администратора. «eFront» имеет три основных типа пользователей – обучаемый, преподаватель и администратор. «eFront» может быть настроен в соответствии с потребностями пользователя, например – располагать основные компоненты страницы с помощью перетаскивания, отключать или включать их или изменять тему оформления.

Рисунок 2 – Интерфейс администратора «eFront»

Управление курсами осуществляется через интерфейс администрирования, включающий в себя управление уроками, логическую организацию занятий по категориям и комплектацию нескольких уроков в курсы, закрепление пользователей за уроками и курсами.

«eFront» имеет расширенный файловый менеджер, который позволяет загружать, просматривать, использовать совместно, архивировать, переименовывать и удалять файлы. Кроме того, можно организовывать файлы в каталоги. Несколько файлов могут быть загружены одновременно в виде zip-архива – «eFront» разархивирует его автоматически. Все файлы, которые загружаются в папку специальной цифровой библиотеки, являются общими и могут быть скачаны любым пользователем урока [8].

Также, «eFront» позволяет загружать внешние модули, позволяющие расширить функционал системы, в случае необходимости (рисунок 3).

Рисунок 3 – Модули системы «eFront»

«Студент» получает возможность проходить созданный материал, общаться с преподавателем, настраивать свою учетную запись и др. Интерфейс профиля «Студент» интуитивно понятный и интерактивный, (рисунок 4).

Рисунок 4 – Интерфейс Студента «eFront»

Одним из недостатков системы «eFront» является распределение ролей, количество которых по умолчанию три: «Администратор», «Профессор» и «Студент». Недостаток заключается в том, что «Администратор» не может быть профессором и редактировать уроки, а «Профессор» не может просмотреть свои курсы как «Студент». Решением данной проблемы служит создание в системе нескольких учетных записей для различных образовательных нужд. Редактор содержимого, в отличие от остальных систем, наиболее полный по функционалу, но не высокого уровня работы.

По практическим данным многих образовательных компаний, программа «eFront» идеально подходит для небольших и средних центров обучения [11].

Свободной системой управления обучением, которая ориентирована, прежде всего, на организацию взаимодействия между преподавателем и обучаемым, хотя подходит и для организации традиционных дистанционных курсов, а так же поддержки очного обучения, является система «Moodle» – МООДУС (Модульная Объектно-Ориентированная Динамичная Учебная Среда) [12].

Система «Moodle» широко используется в организации дистанционного обучения на различных уровнях образования в стране и мире. Это комплексный программный продукт, на базе которого может быть сформирована единая информационно-образовательная среда, позволяющая обеспечить набор сервисов сетевого обучения, доступ и управление программными инструментами, цифровыми ресурсами, техническими и пользовательскими приложениями, структурированными данными. При работе в интегрированной информационной среде предусмотрены следующие категории пользователей: создатель курсов; преподаватель, ведущий сетевые занятия (может являться разработчиком курсов); ученик (обучаемый); другие авторизованные пользователи (родители учеников, руководство школы); администратор системы. Каждый из пользователей системы имеет свои права и возможности, предоставляемые служебным интерфейсом. При этом особенности функциональной реализации интегрированной информационной среды определяются статусом участника. Так, для преподавателя и учащегося обеспечиваются следующие основные возможности:

· преподаватель получает полный контроль над настройками курса;

· выбор форматов прохождения курса: по неделям, темам или в виде дискуссий;

· гибкий комплект функций – форумы, рабочие тетради, тесты и др.;

· фиксация последних изменений, имевших место со времени последнего входа в систему;

· работа с электронной почтой в формате HTML или текстовом;

· возможность упаковки курса в виде отдельного zip-файла, используя функцию создания резервной копии. Затем он может быть восстановлен на любом сайте с «Moodle» [13].

В процессе установки системы «Moodle» на сервер, появляется окно с полями для заполнения системной информации (рисунок 5).

После процесса установки следует настройка первой страницы системы, где представлены общие настройки (более детальные производятся при дальнейшей работе с системой).

Рисунок 5 – Окно процесса установки «Moodle»

Созданная информационная среда обучения реализуется в виде виртуального класса,который является пользовательским ядром образовательной ИТ - среды и представляет собой комплексную систему, включающую задействованные в учебном процессе инфраструктурные программные компоненты, сервисы, аппаратные средства [13]. Недостатками системы «Moodle» являются: отсутствие корректного перевода; неудобный редактор содержимого курсов; неудобство работы с изображениями в учебных курсах.Исходя из практических исследований, система «Moodle» подходит для нетребовательных небольших и средних проектов [11]. Таким образом, в настоящее время существует большое количество программных средств, автоматизирующих труд преподавателя по обеспечению процесса обучения, созданию учебных дисциплин и организации диалога между участниками образовательного процесса: от инструментальных сред для создания ЭУМ, систем автоматического контроля знаний, позволяющих не только создавать все типы вопросов, но также автоматически анализировать и давать оценку прогресса в освоении учебного материала (УМ), и до систем автоматизированной поддержки процесса обучения, поддерживающие различные языки и позволяющие разрабатывать пути обучения в зависимости от усвоения обучаемым УМ.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: