Информатизация инженерного образования (выпуск 1)

Г л а в а 10. Проектирование электронных учебно-методических комплексов

Структурность — свойство, позволяющее воспринимать предметы в совокупности их устойчивых связей и отношений. Мы узнаем различные объекты благодаря устойчивой структуре их признаков. В восприятии вычленяются взаимоотношения частей и сторон предмета. Осознанность восприятия неразрывно связана с отражением устойчивых отношений между элементами воспринимаемого объекта. Внешне различные, но по существу однотипные объекты опознаются как таковые благодаря отражению их структурной организации (рис. 10.29).

Избирательная направленность — преимущественное выделение одних объектов по сравнению с другими, обусловленное особенностями субъекта восприятия: его опытом, потребностями, мотивами и др. Из бесчисленного количества окружающих нас предметов и явлений мы выделяем в данный момент лишь некоторые из них. Это зависит от того, на что направлена деятельность человека, от его потребностей и интересов.

Избирательность восприятия — преимущественное выделение объекта из фона. При этом фон играет роль системы отсчета, относительно которой оцениваются пространственные и цветовые качества фигуры. Объект выделяется из фона по его контуру. Чем резче, контрастнее контуры предмета, тем легче его выделение. Избирательность восприятия сопровождается концентрацией восприятия — субъективными расширением зоны фокуса внимания и сжатием периферийной зоны. При равнозначности объектов преимущественно выделяются центральный и больший объекты (рис. 10.30). Как видно из рис. 10.30, выделяется фигура в центре, а не четыре сегмента по краям.

Апперцепцией называется зависимость восприятия от опыта, знаний, интересов и установок личности. Глядя на горящий костер издали, мы не ощущаем его тепла, но в восприятие включено и это качество.

В зависимости от прошлого опыта, знаний, профессиональной направленности человек избирательно воспринимает различные стороны предметов (рис. 10.31). Плоский предмет, представленный на рис. 10.31, может стать объемным, как только вы узнаете, что перед вами изображение пирамиды.

Константность — относительное постоянство воспринимаемой формы, размера и цвета предмета независимо от значительных изменений условий восприятия. Благодаря этому свойству мы узнаем предметы в различной обстановке.

Восприятие как деятельность. Образы восприятия не создаются одними только внешними воздействиями. Для их получения необходимы особая внутренняя активность субъекта, особого рода перцептивная деятельность. Восприятие —

Рис. 10.29. Внешне различные

варианты буквы А

Рис. 10.31. ИзобраРис. 10.30. Иллюстрация жение пирамиды

избирательности восприятия

373

Ч А С Т Ь 3. ТЕХНОЛОГИИ ИНФОРМАТИЗАЦИИ ОБРАЗОВАНИЯ

это сложная познавательная деятельность. Она включает в себя систему перцептивных действий и операций субъекта, в ходе которых он производит отбор необходимых и важных признаков в самом предмете, а затем сличает с ними формируемый образ. При восприятии действуют различение, опознание, измерение, контроль, оценка и др. Состав перцептивных действий зависит от степени осмысленности восприятия, т.е. понимания того, что воспринимается, от перцептивной задачи, стоящей перед человеком, от его потребностей и мотивов.

Деятельность по восприятию предметов и явлений внешнего мира формируется при жизни человека в процессе практического оперирования объектами восприятия. Важную роль в развитии восприятия играет специальное обучение эффективным перцептивным действиям.

Формы информации, предъявляемой в учебном процессе. Под информацией в контексте процесса обучения понимается сообщение, зафиксированное искусственно созданными знаками (или знаковыми системами), доступное для восприятия и понимания аудиторией, на которую оно рассчитано.

Можно выделить речевую, пиктографическую (от латинского pictus — рисованный, изображенный) и идеографическую формы передачи информации.

Важнейшим достижением человека, позволившим ему использовать как прошлый общечеловеческий опыт, так и настоящий, явилось речевое общение. Речь — это язык в действии. Язык — система знаков, состоящая из слов с их значениями и синтаксиса — набора правил, по которым строятся предложения.

Речь имеет три функции: обозначения, общения и коммуникации (передачи знаний, отношений, чувств). В контексте обучения последняя функция является важнейшей. В коммуникативной функции речи выделяют три стороны: информационную, выразительную и волеизъявительную.

Информационная сторона проявляется в передаче знаний и тесно связана с функциями обозначения и обобщения.

Выразительная сторона речи помогает передать чувства и отношения говорящего к предмету сообщения.

Волеизъявительная сторона направлена на то, чтобы подчинить слушателя замыслу говорящего.

В психологии различают два основных вида речи: внешнюю и внутреннюю. Внешняя речь включает в себя устную (диалогическую и монологическую) и письменную.

Информативность речи зависит прежде всего от ценности сообщаемых в ней фактов и способности ее автора к сообщению. Понятность речи зависит, вопервых, от ее смыслового содержания, во-вторых, от ее языковых особенностей и, в-третьих, от соотношения между ее сложностью, с одной стороны, и уровнем развития, кругом знаний и интересов слушателей — с другой. Выразительность речи предполагает учет обстановки выступления, ясность и отчетливость произношения, правильную интонацию, умение пользоваться словами и выражениями переносного и образного значения.

Устная речь занимает большое место при традиционной форме обучения. Письменная речь (текст), как правило, является основной формой предъявле-

ния учебной информации при обучении и самостоятельной работе. Восприятие текста существенным образом зависит от размера шрифта, гарнитуры и стиля оформления документа. Печатный текст и текст, предъявляемый на экране компьютера, существенным образом отличаются друг от друга.

374

Г л а в а 10. Проектирование электронных учебно-методических комплексов

Пиктографические знаковые системы. Если задаться целью построить ряд форм пиктографической информации, например, по признаку увеличивающейся знаковости, или, что то же самое, по признаку возрастания абстрактности, то формы предъявления информации выстроятся в такой ряд: фотография (видео) > технический рисунок > чертеж > схема.

Фотография как способ изображения и как средство фиксации отражения реальных предметов объективно представляет собой плоскостное изображение, и все же человек в состоянии правильно воспринимать изображение объекта ввиду того, что на фотографии схватывается пространственное соотношение объектов аналогично человеческому видению.

При восприятии объекта наиболее эффективной оказывается его фотография без функционального фона; мягкое изображение, сохраняющее все полутоновые переходы, воспринимается хуже, чем контрастный фотоснимок.

Как правило, технический рисунок может обеспечить достаточную научную и техническую достоверность, точность, четкость и ясность изображения объекта. С помощью технического рисунка не просто воспроизводят особенности изображаемого объекта, а, сознательно применяя необходимый выбор осей, их положения и размерные отношения по осям, точно передают форму, объемность, основные пропорции и назначение предмета, что позволяет изучить его по графическому изображению.

Психологически наилучшим по восприятию следует считать не изометрическое или диметрическое изображение предмета, а перспективное.

Понимание технических рисунков в общем не имеет существенных различий с пониманием фотографий аналогичных объектов на нейтральном, «пустом» фоне.

Чертеж можно определить как графическое построение, содержащее условное изображение предмета, полученное методами проецирования в декартовой системе координат.

Наличие чертежей в печатном текстовом сообщении способствует более глубокому его пониманию, причем даже наличие или отсутствие подрисуночного описания устройства и его частей не оказывает существенного влияния на глубину понимания сообщения.

Любая схема, отображающая технический объект, представляет собой продукт абстрагирования в целях показа лишь самого существенного и принципиального в нем. Работа со схемой требует определенного уровня развития пространственных представлений и мышления. Чтение схем предполагает некоторое изначальное понимание взаимоотношений между определенными техническими объектами или узлами одного объекта.

Таким образом, чтение схем связано с соотнесением ее знаковых форм с различными конструкциями, т.е. с сопоставлением знакового и реального, а в ряде случаев также с оперированием пространственными динамическими образами. На правильность восприятия и понимания схемы как одного из важнейших видов обобщенной наглядности оказывает влияние и различное расположение условных изображений.

Исследования показали, что квалифицированные испытуемые при решении схемных задач используют усвоенные ранее готовые приемы и оперируют не элементами, а узлами схем. В случае затруднения при решении задач с помощью готовых приемов они прибегают к методу проб и ошибок или эвристическому методу.

375

Ч А С Т Ь 3. ТЕХНОЛОГИИ ИНФОРМАТИЗАЦИИ ОБРАЗОВАНИЯ

Неквалифицированные испытуемые чаще используют метод проб и ошибок, но с приобретением некоторого опыта переходят к эвристическому методу.

Следует отметить, что существуют классы объектов, поддающихся представлению только в виде схемы или только в виде чертежа. Между этими граничными классами есть обширный класс объектов, допускающий отображение в виде как схемы, так и чертежа.

Схема может изображать не только предметы, вещные объекты, но и процессы, коммуникации, траектории движения и др.

Коэффициент информативной значимости (отношение доли сущностной информации к полной информационной емкости сообщения) для схемы, очевидно, будет близок к единице, а для чертежа — значительно ниже.

Пиктограмма — изображение предметов, событий и действий путем условных знаков. Эта форма предъявления информации выполняет несколько функций:

•в образной, бросающейся в глаза форме демонстрирует количественные характеристики какого-либо явления, процесса, объекта;

•показывает месторасположение того или иного объекта;

•характеризует функциональное назначение органов управления или индикации;

•показом ситуации или объекта инспирирует определенный тип поведения реципиента или воздержание от определенных поступков;

•служит товарным знаком.

К идеографическим знаковым системам относятся график, гистограмма, диаграмма, таблица, формула, номограмма.

Идеографический вид семантической информации по сравнению с пиктографическим видом способен к передаче более скрытых от непосредственного восприятия свойств и особенностей изучаемого объекта или его фрагмента.

Под графиком обычно понимают совокупность определенным образом организованных линий, выражающих количественную зависимость взаимосвязанных величин. Графики дают возможность наглядного восприятия разного рода функциональных зависимостей, в том числе и таких, которые принципиально невозможно наблюдать визуально.

Арифметический масштаб по сравнению с логарифмическим повышает эффективность графиков более чем в 3 раза.

Координатная сетка увеличивает эффективность графиков приблизительно на 30 %. Можно изобразить факты с помощью графиков или диаграмм таким образом, что представление о них будет совершенно неверным. Часто неправильно выбранный масштаб одной из осей графика (или соотношение масштабов осей) является

причиной ложных впечатлений о представленных на графиках зависимостях. Масштаб должен быть выбран так, чтобы можно было свободно различать

существенные для данного графика зависимости, но чтобы при этом несущественные количественные или качественные характеристики не «выпячивались».

Гистограммы применяются в тех случаях, когда на одной из осей (или на обеих осях) отложены дискретные величины.

Семиотический анализ гистограмм показывает, что их информационные возможности меньше, чем у графиков. Например, затруднительно построить гистограмму с большим числом столбиков. Такие гистограммы, кроме того, теряют свое основное преимущество — наглядность и поэтому трудно воспринимаются.

По критерию эффективности гистограммы в порядке увеличивающейся трудности восприятия распределяются так: столбиковая, полифакторная, сложная, круговая.

376

Г л а в а 10. Проектирование электронных учебно-методических комплексов

Диаграмма — графическое построение, наглядно показывающее соотношение между различными величинами. Как правило, она не имеет осей с нанесенными на них шкалами. На диаграмме каждая величина представлена прямолинейным отрезком, геометрической фигурой (прямоугольником, кругом или более сложным геометрическим образованием).

Семиотический анализ диаграмм показывает, что они как форма предъявления информации выполняют почти все функции, характерные для гистограмм. Однако отсутствие координатных осей с нанесенными на них шкалами лишает диаграммы «общего знаменателя», т.е. знания о диапазоне возможных изменений параметрических точек.

В порядке увеличения времени восприятия типы диаграмм распределяются так: столбиковые > ленточные > круговые.

Некоторое преимущество по критерию эффективности имеют диаграммы с индикацией значений на изображении по сравнению с диаграммами с индикацией, вынесенной за пределы изображения. Индикация диаграмм (как, кстати, и шкалы графиков и гистограмм) должна быть максимально читабельной.

Таблица — свод числовых (иногда буквенных) данных, расписанных по графам (столбикам) и строкам. Таблицы бывают однонаправленные, двунаправленные и многонаправленные.

Вопрос о предпочтительности графика (гистограммы, диаграммы) или таблицы спорный.

Графики имеют достоинства — они устанавливают зависимость между двумя или несколькими переменными и, превращая цифры в линии или блоки, лучше позволяют охватить множество результатов по сравнению с таблицами, часто перегружаемыми слишком полной информацией.

У. Росс Эшби считает, что табличная форма представления информации обладает одним очень важным преимуществом — она содержит только факты и ничего больше.

Д.И. Менделеев, прибегнув к табличному методу, открыл периодический закон, установил связь между известными в его время химическими элементами и успешно прогнозировал открытие новых элементов, указав их важнейшие характеристики.

Семиотический анализ, основанный на рассмотрении сущностных особенностей графиков и таблиц с точки зрения их информативных возможностей, показывает следующее.

Таблицы и графики (гистограммы, диаграммы) взаимно трансформируемы, инверсны в том смысле, что всю информационную емкость таблицы можно представить в виде графика.

При считывании информации из таблиц экспериментально не обнаружена зависимость числа ошибок от числа граф в таблице. На считывание показаний из таблицы уходит примерно в 2,5 раза больше времени, чем на считывание показаний с графиков. Средняя относительная погрешность при считывании показаний с графиков примерно в 4 раза выше, чем при считывании информации из таблиц.

Под формулой обычно понимают общее формализованное определение какоголибо правила, отношения, закона, структурной схемы вещества, применимое в определенных условиях ко всем частным случаям, выраженное числами или буквами (или тем и другим) и соединенное математическими знаками и символами.

377

Ч А С Т Ь 3. ТЕХНОЛОГИИ ИНФОРМАТИЗАЦИИ ОБРАЗОВАНИЯ

Оптимальное употребление математической символики — это дополнение ее словесными пояснениями.

Семиотический анализ преимуществ и недостатков формул позволяет сделать такие выводы.

Формула, как правило, имеет значительно большую информативную емкость, чем таблица или номограмма, поскольку она более универсальна. Универсальность формулы, разумеется, не безгранична — она имеет четко очерченный диапазон применимости.

Степень наглядности формулы и таблицы примерно одинакова, но степень наглядности формулы определяется уровнем математической подготовки субъекта, а требования к подготовке субъекта при восприятии таблицы значительно меньше.

Существенный недостаток формул по сравнению с таблицами заключается в том, что формула способствует образованию иллюзий непрерывности функциональной зависимости даже в тех случаях, когда ее нет.

Согласно экспериментальным данным увеличение в формуле числа переменных с двух до четырех вызывает увеличение числа ошибок более чем в 2 раза, а с двух до шести — более чем в 6 раз.

Формула — наиболее концентрированная и емкая форма предъявления информации.

Номограмма — это особое графическое построение, с помощью которого по оговоренным правилам можно без вычислений получать решения уравнений (формул), для которых номограммы специально построены. Номограмма — это геометрическая модель формулы.

Эксперимент показывает, что номограммы несколько (совсем незначительно) проигрывают формулам в точности, но значительно выигрывают в быстроте получения решений.

Есть смысл строить и применять номограммы для формул, имеющих не более семи переменных. При большем их числе резко снижается точность решения и возрастает длительность поиска ответа.

Наиболее целесообразно строить специальные номограммы для формул с двумятремя переменными, когда диапазон возможных изменений переменных невелик.

10.4.5. Информационные объекты

Под информационными объектами будем понимать законченные блоки информации, которые могут быть использованы в качестве средств обучения в целях решения той или иной дидактической задачи.

В качестве таких объектов могут выступать текстовые документы, слайды компьютерных презентаций, компьютерные модели явлений, механизмов и процессов, модели лабораторных установок. На базе этих объектов строятся различные электронные учебные пособия, энциклопедии, базы знаний.

Наиболее распространены текстовые документы. В них могут присутствовать все формы информации: текст, фотографии, рисунки, диаграммы и др. При этом широко используются цвет, различные стили текста, гипертекст, анимация, звуковое сопровождение. В электронном виде текстовый документ становится мультимедийным. Это позволяет представить информацию предельно наглядно и во всей ее полноте.

378

Г л а в а 10. Проектирование электронных учебно-методических комплексов

Текстовые документы создаются с помощью текстовых редакторов или различных инструментальных сред проектирования обучающих систем. Как правило, их создание не требует навыков программирования на тех или иных языках.

Основные требования к электронным текстовым документам заключаются в том, что такие документы должны хорошо читаться на экране монитора и иметь развитую систему навигации.

На рис. 10.32 представлена страница конспекта лекций по физике. В данном случае практически отсутствует дизайн. Слева расположена панель навигации по всему конспекту. В конце параграфа имеются кнопки для переходов вперед, назад и к началу параграфа. На этой странице ничто не отвлекает внимание читателя от восприятия содержания.

На рис. 10.33 изображена страница из Энциклопедии истории России издательства «Коминфо». В данном случае поработал профессионального дизайнер — применен специальный шрифт, подобран цвет фона и графических элементов, использованы специально разработанные пиктограммы. При наведении курсора на слова, выделенные цветом, на экране появляются рисунки, карты, толкование терминов. Имеется звуковое сопровождение текстов, применяется развитая система навигации и поиска. Слева расположена панель навигации с изображениями и годами жизни правителей, справа вверху находятся кнопки перехода на другие страницы, в начало текста и кнопки возврата в текст из справочного материала. Ниже расположены выпадающие меню «Современники», «Культура», «События», еще ниже

— пиктограммы «Карты», «Генеалогическое древо» и «Хронология». Ниже текста имеются элементы настройки (сервис), закладки, помощь и регулятор громкости. Страница сильно перегружена графическими элементами, отвлекающими от текста.

Рис. 10.32. Страница конспекта лекций по физике

379

Ч А С Т Ь 3. ТЕХНОЛОГИИ ИНФОРМАТИЗАЦИИ ОБРАЗОВАНИЯ

Рис. 10.33. Страница Энциклопедии истории России

Рис. 10.34. Страница Базового курса английского языка

380

Г л а в а 10. Проектирование электронных учебно-методических комплексов

Пользователь большую часть времени будет проводить не за чтением текста, а в путешествии по разделам. Это вполне допустимо для энциклопедии, но неприемлемо для учебного пособия.

Более лаконично оформлена страница Базового курса английского языка издательства «Экс форс» (рис. 10.34). Основное пространство занято текстом, параметры шрифта и выбор фона можно в любой момент изменить в разделе «Настройка». Органами управления служат кнопки «Меню», «Выбрать» и кнопки управления плейером, воспроизводящим звуковое сопровождение. На экране только самое необходимое, ничто не отвлекает внимания пользователя.

Вся навигация и настройка системы сосредоточены в меню (рис. 10.35). Некоторые текстовые документы, такие как страницы электронных задачников

и тестирующих систем, требуют реакции пользователя. В простейшем случае необходимо выбрать правильный ответ из списка, в более сложном — сконструировать ответ в символьной форме. На рис. 10.36 представлена страница электронного задачника по физике. Здесь ответ конструируется путем перетаскивания с помощью мыши символов из имеющегося набора в специальную строку. В задачниках и тестирующих системах должны быть предусмотрены кнопки ввода ответа («Готов»), отказа от ответа («Дальше») и вызова помощи. Могут также подключаться калькулятор и программа построения графиков.

Слайды лекционных презентаций также можно отнести к текстовым документам. Их, как правило, проецируют на экран и рассматривают с большого расстояния. Слайды не следует загромождать текстом. Размер шрифта в тексте и формулах должен быть не менее 20 пунктов. Основными элементами слайда являются рисунки, схемы, диаграммы, формулы. Широко применяется анимация при появлении и трансформации элементов слайда. Чем меньше элементов на слайде и чем они крупнее, тем лучше читается информация с большого расстояния. Не следует использовать одновременно более двух-трех цветов. При цветовой разметке следует учитывать, что на большом расстоянии лучше различаются светлые текст

илинии на темном фоне. На слайде не должно быть лишних элементов управления

инавигации, отвлекающих внимание. На рис. 10.37 изображен слайд лекционной презентации по физике.

Рис. 10.35. Меню Базового курса английского языка

381

Ч А С Т Ь 3. ТЕХНОЛОГИИ ИНФОРМАТИЗАЦИИ ОБРАЗОВАНИЯ

Рис. 10.36. Страница электронного задачника

Рис. 10.37. Слайд лекционной презентации

382