Разработка электронного модуля дистанционного обучения

При разработке проекта активно использовался пакет специализированных программ SunRav, права на который приобретены НИ РХТУ им. Д.И. Менделеева.

2.4.1 Пакет программ SunRav

В качестве средства разработки учебного модуля удобно использовать пакет программ SunRav.

Разработка электронного учебника осуществляется при помощи пакета программ SunRav BookOffice - для создания и просмотра электронных книг и учебников. Он состоит из двух программ:

- SunRav BookEditor - программа для создания и редактирования электронных книг и учебников;

- SunRav BookReader - программа для просмотра книг и учебников.

Программа SunRav BookEditor предназначена для создания и редактирования разнообразных электронных книг и учебников. Любая книга может состоять из неограниченного количества глав, разделов и подразделов.

Основные возможности программы:

- Создание текста с различными визуальными эффектами (разные шрифты, жирные, наклонные, подчеркнутые, перечеркнутые символы, а так же символы с чертой над ним, подстрочные и надстрочные индексы и т.д.)

- Работа со стилями текста.

- Параграфы с различными визуальными эффектами: нумерованные/не нумерованные/алфавитные списки, бордюры, цвет фона, выравнивание, отступы, межстрочные интервалы и т.д.

- Использование изображений и любых OLE-объектов

- Использование таблиц. Таблицы могут быть вложены друг в друга.

- Использование различных стандартных элементов Windows: кнопки, списки, выпадающие списки, радиогруппы и т.д.

- Экспорт и импорт разделов в формат HTML и RTF.

- Импорт всех документов форматов HTML, RTF, TXT из выбранной директории.

- Если у Вас установлен MS Office, то Вы можете дополнительно импортировать и экспортировать свои книги из (в) файлы MS Office: DOC, XLS и т.д.

- Работа с файлами формата CHM: импорт книг из этого формата и компиляция в этот формат. С помощью программы можно легко создавать, например, файлы справки для Ваших программ.

- Различные ссылки помогут облегчить навигацию по книге и запускать различные документы и программы.

- Интеграция с пакетом SunRav TestOfficePro - вы можете сделать в своих учебниках ссылки на тесты и пользователь сможет пройти тестирование во время ознакомления с учебником.

- Объединение нескольких книг в одну.

- Перемещение разделов книги.

- Открытие книги (файла с расширением srb) путем перетаскивания из проводника на главное окно программы BookEditor.

Быстрый просмотр созданной книги в программе SunRav BookReader.
И при этом размер электронных книг и учебников минимален. Удобный экспорт созданного электронного документа в HTML-вид.

Для создания тестов использовалась программа tMaker - программа для создания тестов. Позволяет создавать и редактировать тесты пользователю ПК с любым уровнем подготовки. Возможно импортирование тестов, созданных в текстовом редакторе или редакторе электронных таблиц.

Ее основные возможности:

- Импорт тестов из текстовых и табличных файлов.

- Отладочный запуск теста в Tester'е (кроме WEB версии).

- Встроенная проверка теста на правильность, работающая перед сохранением теста.

- Редактирование установок теста по умолчанию.

- Создание "бумажных тестов". Используются для тестирования учащихся без применения компьютера с последующей ручной обработкой результатов.

- Изменение порядка следования вопросов простым перетаскиванием их мышью.

- Ручное/Автоматическое копирование из предыдущего вопроса вариантов ответа и свойств вопроса.

- Копирование шрифта вопроса и вариантов ответов во все остальные вопросы.

- Использование мыши, клавиатуры и горячих клавиш.

- Локализация для любых языков.

- Работа с буфером обмена Windows.

- Экспорт тестов в формат XML для организации тестирования посредством сети Интернет / Интранет.

2.4.2 Язык гипертекстовой разметки HTML

Гипертекст играет роль своеобразного клея, который соединяет различные информационные ресурсы.

Статический гипертекст, хранящийся на Web-сервере, отображается и служит для навигации, может поддержать диалог с пользователем - ввод данных по электронной форме с пересылкой на сервер. Возможна генерация динамического гипертекста с использованием данных из других ресурсов (например, БД). Для представления гипертекста служит язык разметки HTML, обеспечивающий независимость описания Web-структур от браузеров и их однозначная интерпретация на разных платформах.

2.4.2.1 Использование гипертекстовых структур в обучающих программах

Определим особенности отличия гипертекстовых систем, которые используются в обучающих программах, от печатных текстовых изданий.

Прежде всего, нужно отметить следующие ограниченные возможности печатного текста:

1. Большинство ссылок направлено «вперед» по тексту, что не допускает обратного действия.

2. Практически невозможно найти источник, в котором есть ссылка на данный текст.

3. Ознакомление с документом, на который дается ссылка, часто превращается в трудоемкую процедуру.

4. При работе с аппаратом ссылок в печатном тексте приходится делать записи на полях данного текста, либо составлять отдельный документ.

5. Повторное прохождение выбранного маршрута по основному, дополнительному и справочному материалу, как правило, так же трудоемко, как и первичное изучение материала.

Отсюда, как следствие, вытекают преимущества гипертекстовых систем:

1. Ссылки имеют двунаправленный характер; компьютерная под-держка ссылочного аппарата обеспечивает легкий и быстрый переход, как к объекту ссылки, так и к ее источнику.

2. Комментарии к тексту могут быть сделаны в самом тексте, не нарушая в то же время его целостность.

3. Новые ссылки вводятся без, каких бы то ни было, проблем.

4. Фрагменты текста могут быть организованы в любую структуру; на одном и том же множестве фрагментов можно сформировать несколько различных иерархических структур.

5. Однажды пройденный маршрут легко запоминается и может быть автоматически пройден многократно; это равносильно тому, что читатель формирует свой личный текст.

6. Настройка «навигатора» может выполняться не только обучаемым, но и учителем и автоматической системой контроля знаний.

7. Внешние ссылки могут быть даны на аудио- и видеофрагменты, а также на все виды электронных учебных изданий из их репертуара (методические указания, лабораторный практикум, тренажер и т.д.), что превращает электронную гипертекстовую систему в электронную автоматизированную обучающую систему.

8. Электронная форма представления текста позволяет автомати-зировать процесс формирования массива ключевых слов путем авто-матического компьютерного анализа текста.

9. Возможность запоминания пройденных маршрутов позволяет создать регистрирующую систему, действующую в качестве обратной связи. Каждое обращение к учебнику и путь, по которому идет ученик, может фиксироваться такой системой; статистическая обработка этой информации может использоваться для анализа и совершенствования качества автоматизированной обучающей системы.

Но при этом существуют и некоторые недостатки:

- у пользователя теряется ощущение собственного положения и движения в многомерном документе и появляется дополнительная умственная нагрузка для выбора оптимального пути изучения материала;

- чтобы гипертекстовая система была эффективной для пользователя, электронное информационное пространство должно быть достаточно обширным, а применяемые технические средства -- достаточно мощными;

- создание гипертекстовой системы требует новых подходов к проблеме защиты авторского права: во-первых, это совместный труд большого числа специалистов (в том числе программистов); во-вторых, развитый аппарат электронной гипертекстовой системы обеспечивает возможность непосредственного включения в данную систему текстов других авторов.

Особенности и достоинства электронных гипертекстов должны учитываться при проектировании структуры электронных автоматизированных обучающих систем.

2.4.3 Web-сервер Apache

Сервер -- это любое управляющее компьютером программное обеспечение, которое дает ему возможность выполнять запросы на документы или другие данные. Программы, которые запрашивают и отображают документы (такие как браузер), называются клиентами. Термины «на стороне сервера» и «на стороне клиента», используемые, например, при работе с картами-изображениями, относятся к той машине, которая руководит процессом. Функции на стороне клиента выполняются на машине пользователя, функции на стороне сервера -- на удаленной машине. Web-серверы отвечают на запросы браузеров (клиентских программ), находят заданные файлы (или выполняют сценарий CGI или PHP) и возвращают документ или результаты сценария. Web-браузеры и серверы общаются по протоколу Hypertext Transfer Protocol (HTTP, протокол передачи гипертекста).

Большинство серверов работают на платформе Unix. Именно поэтому в мире Web по прежнему используется терминология системы Unix. Однако процент серверов на платформе Windows постоянно увеличивается.

Современный популярный Web-сервер Apache - разновидность сервера NCSA, Apache стал одним из самых популярных серверов благодаря своей мощности и бесплатному доступу. В основном он работает на Unix, но также просто он позволяет работать в Windows. Интегрируется с базами данных MySQL, используется большинством Web-провайдеров. Загрузить Apache можно с сайта http://www.apache.org/ совершенно бесплатно.

Разработка проекта велась с использованием web-сервера Apache версии 1.3.

2.4.4 Язык разработки Web-приложений - PHP

PHP - язык, специально настроенный на работу в Интернете, язык с универсальным и ясным синтаксисом, сочетающий достоинства языков Perl и Си. И хотя этот язык еще довольно молодой, он установлен на порядка миллиона серверов по всему миру, и цифра продолжает расти. PHP - это скрипт-язык (scripting language), встраиваемый в HTML, который интерпретируется и выполняется на сервере. Отличие PHP от JavaScript, состоит в том, что PHP-скрипт выполняется на сервере, а клиенту передается результат работы, тогда как в JavaScript-код полностью передается на клиентскую машину и только там выполняется.

Достоинства интерпретатора РНР :

- Упрощается обнаружение ошибок во время выполнения программы. В случае сбоя интерпретатор сразу же выведет сообщение, что что-то не так.

- Можно не заботиться об освобождении выделенной памяти. Интерпретатор сам определит, когда та или иная переменная в программе уже не используется, и освободит память, выделенную для нее.

- Существует возможность написать программу, которая будет формировать и тут же исполнять другую программу, что очень часто практикуется при шаблонной организации скриптов.

- Не нужно думать о типах переменных.

- РНР поддерживает работу с очень большим числом разнообразных баз данных.

Вот неполный перечень поддерживаемых БД: Adabas D; InterBase; Solid; dBase; mSQL; Sybase; Empress; MySQL; Velocis; FilePro; Oracle; Unix dbm; Informix; PostgreSQL.

Вдобавок ко всему PHP понимает протоколы IMAP, SNMP, NNTP, POP3 и HTTP, а также имеет возможность работать с сокетами (sockets) и общаться по другим протоколам.

2.4.5 База данных MySQL

MySQL - это сервер SQL баз данных, широко распространенный в качестве SQL-движка сайтов Интернета благодаря удачному сочетанию пользовательских свойств, открытым исходным кодам и хорошей технической поддержке. Сервер бесплатен и поставляется в исходных кодах. Исходные коды, скомпилированные модули под множество платформ и разнообразные утилиты можно найти на сайте http://www.mysql.com/ либо на каком-то из серверов-зеркал, которые в большом количестве разбросаны по всему миру.

MySQL - это система управления реляционными базами данных. В реляционной базе данных данные хранятся не все скопом, а в отдельных таблицах, благодаря чему достигается выигрыш в скорости и гибкости. Таблицы связываются между собой при помощи отношений, благодаря чему обеспечивается возможность объединять при выполнении запроса данные из нескольких таблиц. SQL как часть системы MySQL можно охарактеризовать как язык структурированных запросов плюс наиболее распространенный стандартный язык, используемый для доступа к базам данных.

Первоначально сервер MySQL разрабатывался для управления большими базами данных с целью обеспечить более высокую скорость работы по сравнению с существующими на тот момент аналогами. И вот уже в течение нескольких лет данный сервер успешно используется в условиях промышленной эксплуатации с высокими требованиями. Несмотря на то, что MySQL постоянно совершенствуется, он уже сегодня обеспечивает широкий спектр полезных функций. Благодаря своей доступности, скорости и безопасности MySQL очень хорошо подходит для доступа к базам данных по Internet.

MySQL имеет развитую систему привилегий, позволяющую предоставлять права на базы, таблицы и отдельные поля таблиц. При этом пользователей можно дифференцировать не только по именам, но и по их сетевому адресу. И, наконец, различным пользователям доступен различный набор привилегий, включающий четырнадцать их типов, чего в большинстве случаев достаточно. Привилегии на отдельные поля позволяют более точно управлять доступностью данных для различных служб.

По скорости работы MySQL входит в число лидеров среди SQL-серверов.

Благодаря открытости кода MySQL поддерживает практически все ныне применяемые платформы. Это множество ОС семейства UNIX, Linux, все семейство Windows, включая Windows 95, OS/2, MacOS.

Благодаря открытости исходного кода и протоколов драйверы MySQL существуют для всех широко распространенных языков программирования.

Для языка PHP MySQL вообще выступает как стандарт де-факто, и библиотека для обращения к MySQL компилирована в ядро.

2.5 Структура электронного учебника

Электронное пособие для достижения максимального эффекта, должно быть составлено несколько иначе по сравнению с традиционным печатным пособием: главы, параграфы и другие разделы должны быть более короткие, что соответствует меньшему размеру компьютерных экранных страниц по сравнению с книжными. Затем каждый раздел, соответствующий рубрикации нижнего уровня, должен быть разбит на дискретные фрагменты, каждый из которых содержит необходимый и достаточный материал по конкретному узкому вопросу. Как правило, такой фрагмент должен содержать 3--5 текстовых абзацев или рисунок и подпись к нему, включающую краткое пояснение смысла рисунка.

Таким образом, студент работает не с непрерывно излагаемым материалом, а отдельными экранными фрагментами, дискретно следующими друг за другом. Изучив материал, представленный на экране, студент нажимает кнопку Следующий, размещенную обычно ниже текста, и получает следующий фрагмент материала. Если он видит, что не все понял или не все запомнил из предыдущего экрана, то нажимает расположенную рядом с первой кнопку Предидущий и возвращается на один шаг назад. Дискретная последовательность экранов находится внутри (и в пределах) наименьшей структурной единицы, т. е. внутри параграфа или подпараграфа (того, что характеризуется заголовком третьего уровня), содержит один или несколько фрагментов, последовательно связанных друг с другом гипертекстовыми связями. Структура учебника представлена на рисунке 2.1:

Содержание книги поделено на главы и разделы, которые образуют древовидную структуру. Эта структура находится в левой части основного окна программы. В правой части находится окно просмотра содержимого главы (раздела). Для того чтобы посмотреть какую-либо главу (раздел) необходимо просто щелкнуть по ее названию в дереве слева. Если глава имеет разделы (подразделы), то для того, чтобы посмотреть их список просто щелкните по значку «+». После этого Вы увидите список разделов выбранной главы. Щелкните по названию раздела мышкой, чтобы увидеть его содержимое.

Выбранные из оглавления разделы появляются в основном тексте электронного учебника, который представляет собой главное информацион-ное поле, т.е. содержит тот материал, который должен быть воспринят учащимся. Заголовки четко и кратко отражают содержание разделов, подразделов, пунктов и подпунктов. Рисунки и схемы, которые присутствуют в тексте электронного учебника, имеют тематическое наименование.

Для того, что бы поместить тест в базу данных нужно подготовить соответствующий файл в формате XML. Это можно сделать:

- вручную, воспользовавшись обычным текстовым редактором;

- с использованием специального XML редактора;

- с помощью программы SunRav tMaker.

Наиболее предпочтительным является последний вариант т.к.:

· Только в этом случае гарантируется создание правильного XML файла.

· Возможно визуальное редактирование вопросов и ответов, а так же всех параметров теста.

· Возможен импорт тестов, подготовленных в различных текстовых редакторах и редакторах электронных таблиц (Блокнот, WordPad, MS Word, MS Excel и т.д.).

Для того, что бы создать XML тест нужно:

- Запустить программу tMaker

- Открыть подготовленный тест или создать новый

- Нажать клавиши Ctrl+E или выбрать меню «Файл» -> «Экспорт».

- В диалоге сохранения файла выбрать тип файла: XML files (*.xml)

- Ввести название файла теста и нажать кнопку ОК.

- В появившемся диалоге ввести название папки, в которую будут сохранены изображения и др. мультимедийные файлы.

- Нажать ОК. После этого будет создан XML файл теста в месте, которое Вы указали. Там же будет создана папка, с названием, которое Вы указали. В этой папки будут находиться изображения и др. файлы (если они есть в тесте).

Язык разметки XML (eXtensible Markup Language) представляет собой развитие языка HTML и по сравнению с ним обеспечивает ряд дополнительных возможностей. Главное отличие XML от HTML заключается в том, что с его помощью выполняется не только наполнение создаваемого документа содержанием с указанием разметки, а в основном определяется структура документа и типы хранимых в нем данных. XML представляет собой удобное средство обмена данными между различными приложениями. Пример XML файла теста представлен в Приложении Д.

2.7.1 Создание тестов в программе tMaker

Настройка теста.

Для того, чтобы тест соответствовал определенным требованиям, его нужно настроить. Настройка теста сводится к выбору определенных параметров и вводу некоторых значений. Настройка производится в специальном окне, вызываемом нажатием клавиши F10 или пунктом меню Окна/Параметры (рис.2.4). Далее описаны все свойства теста, которые необходимо отметить для создания XML файла.

Рисунок 2.4 - Окно настройки теста.

Название - в этом поле необходимо ввести название теста. Именно эта строка будет фигурировать в списке пройденных пользователем тестов. Это поле должно быть заполнено.

Тип теста - определяет то, как будет вестись подсчет набранных пользователем баллов. По умолчанию, контрольный.

Автор - в этом поле можно ввести автора теста.

Правильно - если этот флажок помечен, то программа выдаст пользователю сообщение, текст которого будет задан в строке ниже.

Неправильно - если этот флажок помечен, то программа выдаст пользователю сообщение об ошибочном ответе. Вид этого сообщения зависит от других флажков:

Показать результаты - определяет, нужно ли показывать пользователю окно с результатами по окончании тестирования.

Показать кол-во баллов - определяет, нужно ли показывать пользователю в его результатах кол-во набранных им баллов.

Возможен переход назад - определяет возможность возврата пользователем на предыдущий вопрос. В контрольных тестах рекомендуется запретить возможность возврата к предыдущему вопросу, поэтому оставим этот пункт неотмеченным.

Далее только если ответ правильный - если этот флажок помечен, то пользователь сможет перейти на следующий вопрос только в том случае, если правильно ответит на вопрос. Эта возможность бывает очень полезна в тестах, направленных на (само) обучение.

Ограничение времени тестирования - определяет кол-во времени, отведенное на тест. Если пометить этот флажок, то станет доступным редактор времени, расположенный ниже. В нем нужно ввести необходимое время (часы, минуты). Это свойство оставим неотмеченным, так как мы создаем тесты для сети Интернет, а качество связи и пропускная способность не всегда достаточно хороша.

Пароль - позволяет ограничить просмотр/редактирование теста в программе tMaker.

Группа Отображать в статистике определяет, что нужно показывать в статусной панели во время тестирования:

- Кол-во вопросов в тесте

- Номер текущего вопроса

- Кол-во правильных ответов

- Оставшееся время на тестирование в целом и на каждый вопрос отдельно.

Последний пункт не отмечаем.

Описание теста - краткое описание того, для чего нужен тест, какие цели преследует, правила тестирования и т.д. Нажмите кнопку Описание... для того, что бы отредактировать описание теста.

Вопросы

В программе tMaker предусмотрены вопросы пяти типов:

1. Выбор одного варианта ответа из нескольких вариантов ответа.

2. Выбор нескольких ответов из нескольких вариантов ответа.

3. Непосредственный ввод с клавиатуры.

4. Соответствие

5. Упорядоченный список

В данной дипломной работе предлагается использовать типы вопросов 1) одиночный выбор, 2) множественный выбор, 4) соответствие.

Рисунок 2.5 - Создание теста в программе tMaker

Оценки

Одна из основных целей тестирования - получение представлений о том, насколько хорошо (или плохо) человек знает какую-либо область знаний. Поэтому в тесте должна быть предусмотрена обработка результатов пользователя. В программе tMaker это можно сделать в окне оценок, которое можно вызвать, нажав клавишу F12 или выбрав пункт меню Окна/Результаты (рис. 2.6).

Рисунок 2.6 - Окно «Темы и оценки».

В этом окне можно определить, какой результат получит пользователь, набрав определенное кол-во баллов. Оценка идет по каждой теме отдельно, плюс общая оценка по тесту в целом.

Для того, чтобы задать оценки, необходимо выбрать тему в списке Темы. Затем установите кол-во градаций оценки. В зависимости от кол-ва градаций, для редактирования станет доступным несколько полей, в которые нужно ввести текст оценки (результата, вывода). Критерием того, что эта оценка будет выставлена пользователю, является его нижняя и верхняя границы. Т.е. если пользователь набрал кол-во баллов больше нижней границы, но меньше верхней, то в этом случае он получит именно эту оценку.

В нашем случае по всем темам указаны четыре варианта оценок: отлично, хорошо, удовлетворительно и неудовлетворительно (необходимо ознакомиться с материалом). То, что при наборе текста оценок на русском языке кодировка изменяется, не имеет значения, так как при конвертировании все русские буквы отображаются правильно.

2.8 Структура электронного учебного модуля