1.2 Общая характеристика процесса обучения

Если препарировать любые компьютерные продукты (software), то они формально состоят из программ и данных различного назначения. Данные - это, в основном, контент - содержание, предназначенное пользователю. Основное преимущество контента открытых модульных систем (ОМС) - адекватное представление исследуемых объектов и процессов вместо традиционного текстового описания. При этом учебный контент интерактивный, то есть дает возможность взаимодействия с объектами и управления процессами[26].

Основным принципом организации данных в ОМС является разделение совокупного контента по предмету на автономные модули по тематическим элементам и компонентам учебного процесса. При этом каждый электронный учебный модуль (ЭУМ) может иметь аналог по исполнению (технологическому методическом, содержательном) - вариант. Структура совокупного контента представлена на рис. 3.1. Информационный объем ЭУМ составляет не более 10 Мб, так что получение его по сетевому запросу не представляет принципиальных трудностей даже для современных низкопоточной компьютерных сетей[26].

Далее доставленный модуль используется в режиме off-line. На отличие от всех известных учебных материалов, совокупный контент ОМС трехмерный, поэтому стоит подробнее рассмотреть координатные параметры.

Рисунок 1.1 - Логическая структура совокупного контента ОМС

Тематические элементы определяются путем дискретизации содержания Государственного образовательного стандарта (при наличии) или учебной программы по предметной области. При этом содержание каждого ЭУМ должна быть, с одной стороны, достаточным для решения определенной учебной задачи, с другой - объем ЭУМ не должен превышать 10 Мб. Определение тематических элементов является одной из основных задач при разработке концепции ЭОР нового поколения в данной предметной области.

Для каждого тематического элемента разрабатывается три типа ЭУМ, соответствующих основным компонентам учебного процесса:

• модуль получения информации (И тип),

• модуль практических занятий (П тип)

• модуль контроля (в общем случае - аттестации) (К тип),

при этом каждый модуль автономен, представляет собой законченный интерактивный мультимедиа продукт, нацеленный на решение определенной учебной задачи[26].

Для каждого ЭУМ возможно наличие одного или нескольких вариативный. Вариативный называются электронные учебные модули одинакового типа, посвященные одной и той же тематической елементу.Для понимания существа вариативный разумно привлечь аналогии из опыта образования:

• вариант для модуля I типа отражает поведение педагога, когда его не понимают: «Объясняю то же самое, но другими словами». Очевидным аналогом является также замена учебника, в том числе - для углубленного изучения предмета. Однако вариативный ЭУМ кроме текстов может (и должен) использовать другие мультимедиа компоненты, другие учебные объекты, другие способы достижения учебной цели;

• вариант модуля П типа может отражать изменение учебной деятельности: произведение вместо диктанта, лабораторная работа вместо решения вычислительных задач, классификация учебных объектов вместо их наблюдения в природе и т. д. Но электронный учебный модуль, в отличие от традиционного учебного оборудования, легко обеспечивает изменение лабораторной схемы, макета, лабораторного стенда целиком. Реализация этих инновационных качеств в вариативный весьма актуальна. Занятия на тренажере, имитирующем сложные системы - это тоже предмет для создания вариативный модуля П типа. В данном случае традиционных аналогов найдется немного, поэтому использование таких возможностей ЭУМ особенно целесообразно;

• то же самое можно сказать и о вариативный К типу. Разумеется, речь не идет о тестовых наборах в простом - текстовом исполнении. Вариативный К типу может считаться только модуль предоставляет новые, более глубокие возможности оценки знаний, умений, навыков в комплексе, позволяет оценить понимание задач и глубину компетентности в предметной области. Иными словами, для того, чтобы говорить о вариативный К типу, нужно создавать контент, направленный на решение практических задач в условиях, приближенных к реальным[26].

Последнее замечание касается равнозначности (симметричности). Нужно понимать, что «основного» ЭУМ не существует. С появлением вариативный есть уже две равноценных точки зрения: созданный первым ЭУМ представляет собой вариант по отношению к появившемуся позже.

Электронный учебный модуль (ЭУМ) представляет собой законченный интерактивный мультимедиа продукт, нацеленный на решение определенной учебной задачи.

ЭУМ автономен, но для того чтобы несколько отдельно взятых модулей составили целостный электронный учебный курс по предметной области, они должны иметь унифицированную архитектуру, стандартизованные внутренние и внешние параметры. Унификация необходима также в условиях разработки модулей различными производителями, в разное время и в разных местах. Электронные учебные модули ОМС открыты для изменений пользователями, предоставляет унификации их архитектуры еще большее значение. Наконец, без унификации попросту невозможно воспроизведение ЭУМ единственной программой-реализатором.

Разработанная с учетом мирового и отечественного опыта унифицированная архитектура электронного учебного модуля приведена на рис. 1.2

Рисунок 1.2 - Архитектура электронного учебного модуля

В архитектуре ОМС предусмотрено два типа хранилищ ЭУМ:

• Центральное хранилище предназначено для регистрации, каталогизации, хранения ЭУМ, составляющих ЭОР по различным предметным областям. Каждый предметный образовательный ресурс динамично расширяется за счет постоянного пополнения новыми ЭУМ. Центральное хранилище предоставляет средства поиска и пересылки ЭУМ на рабочее место пользователя.

• Локальная память предназначена для хранения ЭУМ, выбранных пользователем (группой пользователей), на локальном компьютере (сервере локальной сети). Структуризация, каталогизация, поиск ЭУМ в центральном и локальном хранилищах основаны на метаданных ЭУМ. Отметим, что плеер работает только с модулями, находящихся в локальном хранилище[26].

Рисунок 1.3 - Общая архитектура ОМС

Кроссплатформенное ядро включает следующие функциональные подсистемы:

• подсистема интерпретации сценария обеспечивает разбор scenario ЭУМ, выполненного по технологии OST, и интерпретацию кода JavaScript с расширениями, созданными объектной моделью;

• подсистема декодирования мультимедиа компонентов реализует выбор декодера соответствующего формата компонента, передачу результатов декодирования в подсистему воспроизведения мультимедиа компонентов, общее управление процессом декодирования. В состав подсистемы включены декодеры JPEG, JPEG 2000, PNG, GIF, Ogg Vorbis, MPEG-1, 2,4, H.264, Cal3D, 3D Studio, COLLADA;

• подсистема доступа к ресурсам обеспечивает связь с локальным хранилищем ЭУМ, а также обращения других подсистем к нужным файлам воспроизводимого модуля. При этом компоненты доступа к хранилищу выделены в отдельную группу, позволяет не накладывать никаких ограничений на структуру и способы реализации локального хранилища;

• подсистема воспроизведения мультимедиа компонентов согласует форматы декодирования компонентов с форматами графической мультиплатформенной библиотеки IrrLicht, а также выполняет синхронизацию аудио / видео при воспроизведении потокового контента. При выводе визуальных компонентов взаимодействует с IrrLicht, при выводе звукоряда - с OpenAL.

• IrrLicht (графическая мультиплатформенная библиотека) служит интерфейсом между подсистемой воспроизведения мультимедиа компонентов и низкоуровневыми системными сервисами, реализуют вывод 2D/3D графики[26].

Рисунок 1.4 Архитектура программы-реализатора