шпора

73. Информационные и коммуникационные технологии в образовании. Требования к созданию и использованию электронных средств учебного назначения, оценка их качества.

Электронный учебник представляет собой комплект обучающих, контролирующих, моделирующих и других программ, размещаемых на магнитных носителях (твердом или гибком дисках) ПЭВМ, в которых отражено основное научное содержание учебной дисциплины. ЭУ часто дополняет обычный, а особенно эффективен в тех случаях, когда он: обеспечивает практически мгновенную обратную связь; помогает быстро найти необходимую информацию, поиск которой в обычном учебнике затруднен; существенно экономит время при многократных обращениях к гипертекстовым объяснениям; наряду с кратким текстом - показывает, рассказывает, моделирует и т.д. позволяет быстро, но в темпе наиболее подходящем для конкретного учащегося, проверить знания по определенному разделу.

К недостаткам ЭУ: восприятие с экрана текстовой информации гораздо менее удобно и эффективно, чем чтение книги и более высокую стоимость по сравнению с книгой.

Требования к системе "электронного учебника"

Важным требованием интерфейса является его интуитивность. Следует заметить, что управляющие элементы интерфейса должны быть удобными и заметными, вместе с тем они не должны отвлекать от основного содержания, за исключением случаев, когда управляющие элементы сами являются основным содержанием.

Психолого-эргономические требования. Необходимо обеспечить психологическую естественность деятельности пользователя с ЭВМ, адекватность программы целям и функциям обучения, удобство работы пользователя с ЭВМ и сохранение его здоровья.

Можно выделить целый ряд эргономических требований к организации информации на экране:

- информация, предъявляемая на экране, должна быть понятной, логически связной, распределенной на группы по содержанию и функциональному назначению;

- при организации информации на экране следует избегать избыточного кодирования и неоправданных, плохо идентифицируемых сокращений;

- рекомендуется минимизировать на экране использование терминов, относящихся к ЭВМ, вместо терминов, привычных для пользователя;

- не следует для представления информации использовать краевые зоны экрана;

- на экране должна находиться только та информация, которая обрабатывается пользователем в данный момент.

Режимы работы электронного учебника:

• обучение без проверки;

• обучение с проверкой, при котором в конце каждой главы (параграфа) обучаемому предлагается ответить на несколько вопросов, позволяющих определить степень усвоения материала;

• тестовый контроль, предназначенный для итогового контроля знаний с выставлением оценки.

• В настоящее время к учебникам предъявляются следующие требования: структурированность, удобство в обращении, наглядность изложенного материала. Чтобы удовлетворить вышеперечисленные требования, целесообразно использование гипертекстовой технологии.

Дистанционное обучение и традиционное существенно различаются. Это:

1) пространственная разделённость обучающего и обучаемого;

2) усиление активной роли учащегося в образовательном процессе: в постановке образовательных целей, выборе форм и темпов обучения;

3) подбор материалов, предназначенных специально для дистанционного изучения.

Главной проблемой развития дистанционного обучения является создание новых методов и технологий обучения, отвечающих телекоммуникационной среде общения. В этой среде ярко проявляется то обстоятельство, что учащиеся не просто пассивные потребители информации, а в процессе обучения они создают собственное понимание предметного содержания обучения.

74. Автоматизация учебно-воспитательного процесса и организационного управления учебным процессом. Школа в Новороссийске «Личность»

«Электронный журнал и виртуальный дневник ученика» - автоматизированная компьютерная система управления учебным процессом в среднем образовательном заведении. Обеспечивает полую систему документооборота, статистические расчеты, внутри школьную связь и связь с родителями посредством сети Интернет.

Позволяет:

1. Вводить данные по оценкам, поведению, психологические наблюдения, заметки преподавателей и прочие данные с рабочих мест преподавателя.

2. Собирать и обрабатывать данные с рабочего места директора и завуча, следить за ходом образовательного процесса с этих мест.

3. Выгружать данные в Интернет на удаленный сервер.

4. Просматривать индивидуальные данные об учащемся с персонального компьютера родителей посредством интернет-технологий.

Электронный журнал разрабатывался как средство, позволяющее наладить обмен информацией между учителями, администрацией, родителями, психологической службой, медицинской службой, воспитателями в режиме реального времени, т.е. так, что все данные соответствуют текущему состоянию с запаздыванием информации не более чем на 45 минут.

Возможность получать свежие данные, сравнивать их с данными за определенный период, возможность статистической обработки не только по классу, но и по каждому учащемуся, а так же по предмету, по преподавателю или по школе позволяет анализировать деятельность каждого конкретного учащегося и каждого конкретного преподавателя.

Накопление данных в базе позволяет проследить динамику изменений. Это очень важно, поскольку изменения, регистрируемые системой, могут быть и незаметны при визуальном анализе. “Электронный журнал” в мощное средство управления учебным процессом.

Родителям доступны следующие сведения:

Оценки. В графе "Оценки за неделю" они видят дату урока, его тему, оценку и её статус. Статус оценки указывает, за что именно она получена - это может быть ответ на уроке, контрольная работа, оценка грамотности в сочинении т.д. Таким образом, родители точно знают, за что именно оценка получена.

Статистика. Родителям доступны все статистические данные о ребенке - средний бал, качество знаний и успеваемость. Анализ ведется по каждому предмету отдельно.

Советы психолога. Этот раздел состоит из трех частей - наблюдения, диагностика, рекомендации. Из диагностики и наблюдений образуется архив, позволяющий отслеживать динамику развития ребенка.

Сообщения. В этом разделе родители получают информацию от учителей и администрации посредством писем, а также могут ответить на письма.

Расписания. Раздел содержит расписание занятий.Домашние задания.Пропуски.

Внедрение системы в школе показало её высокую эффективность и несомненную необходимость для учебного процесса. Родители ученика и сам ученик становятся органичной частью системы, включаются в учебный процесс как полноправные участники. Это значительный шаг вперед в персонализации обучения.

75. Направленная разработка средств ИКТ в образовании.

Основные направления использования ИКТ в учебном процессе

1) при изложении нового материала — визуализация знаний (демонстрационно - энциклопедические программы; программа презентаций Power Point);

2) проведение виртуальных лабораторных работ с использованием обучающих программ типа "Физикон", "Живая геометрия";

3) закрепление изложенного материала (тренинг — разнообразные обучающие программы, лабораторные работы);

4) система контроля и проверки (тестирование с оцениванием, контролирующие программы);

5) самостоятельная работа учащихся (обучающие программы типа "Репетитор", энциклопедии, развивающие программы);

6) при возможности отказа от классно-урочной системы: проведение интегрированных уроков по методу проектов, результатом которых будет создание Web-страниц, проведение телеконференций, использование современных Интернет-технологий;

7) тренировка конкретных способностей учащегося (внимание, память, мышление и т.д.).

Под программированным обучением понимается управляемое усвоение учебного материала с помощью обучающего устройства (ЭВМ, программированный учебник, кинотренажер и др.). Программированный учебный материал представляет собой серию сравнительно небольших порций учебной информации (кадров, файлов, шагов), подаваемых в определенной логической последовательности.

Важнейшие задачи информатизации образования

1) повышение качества подготовки специалистов на основе использования в учебном процессе современных информационных технологий;

2) применение активных методов обучения, повышение творческой и интеллектуальной составляющих учебной деятельности;

3) интеграция различных видов образовательной деятельности (учебной, исследовательской и т.д.);

4) адаптация информационных технологий обучения к индивидуальным особенностям обучаемого;

5) разработка новых информационных технологий обучения, способствующих активизации познавательной деятельности обучаемого и повышению мотивации на освоение средств и методов информатики для эффективного применения в профессиональной деятельности;

6) обеспечение непрерывности и преемственности в обучении;

7) разработка информационных технологий дистанционного обучения;

8) совершенствование программно-методического обеспечения учебного процесса;

9) внедрение информационных технологий обучения в процесс специальной профессиональной подготовки специалистов различного профиля.

76. Информационные модели данных. Порядок создания информационной модели. Информационные модели отражают различные типы систем объектов, в которых реализуются различные структуры взаимодействия и взаимосвязи между элементами системы.

Особенности этапа разработки компьютерной информационной модели в среде баз данных. Основные стадии построения модели. Вначале необходимо выделить из разнообразной информации, харак­теризующей объект, только ту, ко­торая обусловлена целями модели­рования. Затем на основе исходных данных формируется структура будущей базы данных с указанием ти­пов и ширины полей.

Наиболее простой способ организации данных в компьютере — реляционный, когда информационная модель объекта представлена в виде знакомой нам таблицы, состоящей из столбцов и строк. Число столбцов определяется количеством пара­метров (признаков) объекта, по которым строится его информационная модель. Каждый столбец имеет имя, непосредственно указывающее на его содержимое. Число строк соответствует количеству описываемых объектов. Каждая строка содержит информацию об одном объекте по множеству параметров. По терминологии баз данных столбцы называ­ются полями, строки — записями.

Формирование структуры информационной модели и, соответствен­но, структуры базы данных означает определение полей или, иначе говоря, параметров, по которым будет систематизироваться информа­ция о различных объектах.

Структура информационной модели в базах данных — описание полей, соответствующих параметрам объекта или процесса.

После определения и задания структуры базы данных компьютерная среда предлагает перейти в режим заполнения. Заполнив даже одну запись, можно выявить ошибки и неточности в задании типов полей, формата вводимых данных. Это первичное, самое простое тестирование.

Реальная информационная модель может содержать от нескольких до десятков тысяч записей. Наполнение базы — это ввод записей в созданную     структуру.     Система управления базами данных позволяет осуществлять ввод новых записей, редактировать имеющиеся, удалять   устаревшие.   И   в   этом смысле  база данных  напоминает живой организм.

Список — наиболее наглядная форма отображения информации. В ней поля и записи представлены в классическом для реляционных баз данных табличном виде. Такой вид представления данных удобен на этапе разработки и тестирования модели.

Рис. 4.3. Классический табличный вид представления данных

77. Инфологическое моделирование. Язык описания данных. Важнейшим этапом проектирования базы данных является разработка инфологической (информационно-логической) модели предметной области, не ориентированной на СУБД. В мифологической модели средствами структур данных в интегрированном виде отражают состав и структуру данных, а также информационные потребности приложений (задач и запросов).Информационно-логическая (инфологическая) модель предметной области отражает предметную область в виде совокупности информационных объектов и их структурных связей.

Инфологическая модель предметной области строится первой. Предварительная инфологическая модель строится еще на предпроектной стадии и затем уточняется на более поздних стадиях проектирования баз данных. Затем на ее основе строятся концептуальная (логическая), внутренняя (физическая) и внешняя модели

Основой базы данных является модель данных. Информационно-логическая (мифологическая) модель предметной области отражает предметную область в виде совокупности информационных объектов и их структурных связей. Информационный объект — это описание некоторой сущности (явления, реального объекта, процесса) в виде совокупности логически связанных реквизитов. Например, информационный объект Студент описывает некоторую сущность — студент. Реквизитный состав этого информационного объекта, т. е. его структура, следующий: № группы, ФИО, № зачетной книжки, дата рождения. Информационный объект имеет множество реализаций — экземпляров.

Инфологическая модель (информационно-логи­ческая модель) — ориентированная на человека и не зависимая от типа СУБД модель предметной области, определяющая совокупности информационных объектов, их атрибутов и отношений между объектами, динамику изменений предметной области, а также харак­тер информационных потребностей пользователей. Инфологическая модель предметной области может быть описана моделью "сущность—связь" , в основе которой лежит деление реального мира на отдель­ные различимые сущности, находящиеся в определенных связях друг с другом, причем обе категории — сущность и связь полагаются первичными, неопределенными по­нятиями. Модель представляется в виде схемы (Е—К.-схемы), на которой прямоугольниками отображаются имена типов сущностей, ромбами — имена типов соотно­шений между сущностями, овалами — имена атрибутов.

Схема базы данных состоит из набора определений, выраженных на специальном языке определения данных - DDL. Язык DDL используется как для определения новой схемы, так и для модификации уже существующей. Этот язык нельзя использовать для управления данными. Результатом компиляции DDL-операторов является набор таблиц, хранимый в особых файлах, называемых системным каталогом. В системном каталоге интегрированы метаданные - т.е. данные, которые описывают объекты базы данных, а также позволяют упростить способ доступа к ним и управления ими. Метаданные включают определения записей, элементов данных, а также другие объекты, представляющие интерес для пользователей или необходимые для работы СУБД. Перед доступом к реальным данным СУБД обычно обращается к системному каталогу. Для обозначения системного каталога также используются термины словарь данных и каталог данных, хотя первый из них (словарь данных) обычно относится к программному обеспечению более общего типа, чем просто каталог СУБД.

78. Проектирование базы данных. Концептуальная модель предметной области. Проектирование концептуальной модели основано на анализе решаемых предприятием задач по обработке данных. Концептуальная модель включает описания объектов и их взаимосвязей, представляющих интерес в рассматриваемой предметной области и выявляемых в результате анализа данных. Здесь имеются в виду данные, используемые как в уже разработанных прикладных программах, так и в тех, которые только будут реализованы. При разработке концептуальной модели может оказаться полезным аппарат реляционного подхода, не зависящий от особенностей реализации. Концептуальная модель предметной области может быть впоследствии отображена на реляционную, иерархическую или сетевую модель данных.

Построение концептуальной модели представляет собой процесс моделирования смыслового наполнения базы данных. Концептуальная модель состоит из следующих трёх компонентов.1. Сущности. Это элементы реального мира, которые могут существовать независимо. Сущность представляется в концептуальной модели прямоугольником, в котором указано её имя.2. Атрибуты. Атрибуты описывают сущность. Они представляются овалами с указанием имен, которые прикреплены к сущности. 3. Связи. Связь представляет взаимодействие между сущностями. На диаграмме она изображается ромбом, который соединяет сущности, участвующие в связи.

Концептуальная модель представляет объекты и их взаимосвязи без указания способов их физического хранения. При проектировании концептуальной модели все усилия разработчика должны быть направлены в основном на структуризацию данных и выявление взаимосвязей между ними без рассмотрения особенностей реализации и вопросов эффективности обработки.

Концептуальная модель включает описания объектов и их взаимосвязей, представляющих интерес в рассматриваемой предметной области и выявляемых в результате анализа данных. Здесь имеются в виду данные, используемые как в уже разработанных прикладных программах, так и в тех, которые только будут реализованы.

Концептуальная модель транслируется затем в модель данных, совместимую с выбранной СУБД. Возможно, что отраженные в концептуальной модели взаимосвязи между объектами окажутся впоследствии нереализуемыми средствами выбранной СУБД. Это потребует изменения концептуальной модели.

Версия концептуальной модели, которая может быть обеспечена конкретной СУБД, называется логической моделью. Логическая модель отражает логические связи между элементами данных вне зависимости от их содержания и среды хранения. Логическая модель данных может быть реляционной, иерархической или сетевой. Пользователям выделяются подмножества этой логической модели, называемые внешними моделями (в некоторых источниках их также называют подсхемами), отражающие их представления о предметной области. Внешняя модель соответствует представлениям, которые пользователи получают на основе логической модели, в то время как концептуальные требования отражают представления, которые пользователи первоначально желали иметь и которые легли в основу разработки концептуальной модели. Логическая модель отображается в физическую память, такую, как диск, лента или какой-либо другой носитель информации.

79. Типы связей. Первичный и альтернативный ключ. В реляционной модели различают следующие типы связей: а) 1 : 1 (один к одному) – одной строке таблицы соответствует не более одной строки в другой таблице (группа - староста) б) 1 : N (один ко многим) – одной строке таблицы может соответствовать несколько строк в другой таблице (группа - студент):в) M : N (много ко многим) – одна строка первой таблицы связана с несколькими строками второй таблицы, и одна строка второй таблицы связана с несколькими строками первой (предмет - преподаватель).

Наиболее общим случаем связи является связь типа 1 : N. В этом случае первая таблица называется родительской, вторая – дочерней. Один или несколько атрибутов, по которым осуществляется связь, называются в дочерней таблице внешним ключом.

Требованием реляционной модели является уникальность строк в каждой таблице. Минимальный набор атрибутов, по совокупности которых все строки попарно различны, называется ключом (первичным ключом) таблицы.

Посмотрим, как данный подход удовлетворяет требованиям 1- 7:

1. Обработка постоянных (перманентных) данных. Таблицы сохраняются на диске в одном или нескольких файлах. 2. Централизованная обработка данных на основе стандартов. В качестве стандарта рассматриваются формат записи таблиц в файле, а также формат записи информация о структуре таблиц.3. Интеграция данных. Реляционные СУБАЗЫ ДАННЫХ позволяют таблицы одинаковым образом, кроме того, возможна обработка данных из нескольких таблиц как данных одной объединенной таблицы.4. Независимость (самодостаточность) данных от программ обработки: при некоторых изменениях в структуре таблиц (добавление столбцов, изменение связей), выполняемых независимо от существующих приложений обработки данных, приложения не требует изменения. При этом может быть создано новое приложение обработки данных.5. Целостность хранимых данных. При хранении данных необходимо обеспечить контроль их непротиворечивости (особенно в случае дублирования части данных) и корректности связей между элементами данных. На уровне БАЗЫ ДАННЫХ осуществляется контроль соответствия типов данных (в ячейку типа строка может быть записана только строка) и ограничений целостности.6. Эффективность обработки данных. Для реляционной модели БАЗЫ ДАННЫХ теоретически разработаны и практически реализованы эффективные алгоритмы обработки данных.7. Язык управления данными. Для управления реляционными данными разработан эффективный и универсальный структурированный язык запросов SQL. Кроме того, различные СУБАЗЫ ДАННЫХ содержат встроенные языковые средства обработки данных.

Первичным ключом (ключом отношения, ключевым атрибутом) называется атрибут отношения, однозначно идентифицирующий каждый из его кортежей. Ключ может быть составным (сложным), т. е. состоять из нескольких атрибутов.

Если отношение имеет несколько комбинаций атрибутов, каждая из которых однозначно определяет все кортежи отношения, то все эти комбинации атрибутов являются возможными (потенциальными) ключами отношения. Любой из возможных ключей может быть выбран как первичный.

80. Реляционная модель данных. Формализм.В реляционной модели данные хранятся в виде двумерных таблиц или отношений (relative). Каждый столбец отношения представляет собой атрибут, а имя столбца - имя атрибута. Атрибуты могут принимать значения из некоторого множества, называемого областью атрибута или доменом. Если значение атрибута не определено, то такое значение называется пустым значением. Количество атрибутов представляет собой степень отношения. Строки отношения называются кортежами. Наконец, схема отношения представляет собой список имен атрибутов. Минимальный набор атрибутов, определяющих кортеж, называется ключом. Если ключ определяется более чем одним атрибутом, то он называется составным ключом. В любом отношении может оказаться несколько ключей - потенциальных ключей. Один ключ, выбранный среди потенциальных ключей, называется первичным ключом. Набор атрибутов одного отношения, являющийся ключом другого (или его же), называется внешним ключом. По сути, внешний ключ используется для установления связи между отношениями.

Существуют следующие зависимости между атрибутами отношений: Атрибут (атрибуты) Y функционально зависит от атрибута (атрибутов) Х или X—>Y, если каждому значению Х ставится в соответствие точно одно значение Y. Это означает, что в любом кортеже значению Х будет соответствовать одно и то же значение Y. Функциональная зависимость может быть частичной и полной, когда не ключевой атрибут зависит от части или, наоборот, всего составного ключа соответственно; Атрибут Z транзитивно зависит от атрибута X, когда X—>Y и Y—>Z; Атрибут Y многозначно зависит от атрибута X. если каждому значению Х соответствует множество значений Y. Многозначные зависимости могут быть "один-ко-многим" или X->>Y, "многие-к-одному" или Х«—Y и "многие-ко-многим" или X«—»Y.

На отношения в реляционной модели накладываются следующие ограничения: все кортежи в отношении должны быть уникальными; имена атрибутов отношения должны быть так же уникальными; все кортежи отношения должны иметь одинаковую структуру, соответствующую типам атрибутов; значения атрибутов должны быть атомарными, то есть не содержать групп значений; порядок следования кортежей не определен. Для обработки реляционных таблиц используются следующие две группы операций: 1. объединение; пересечение; разность; деление; и 2. выбор; проекция; соединение; Первые четыре операции представляют собой известные операции из теории множеств. Следующие три операции соответствуют реляционной модели данных. Операция выборки используется для отбора кортежей на основании некоторого условия или предиката. Операция проекции используется для исключения из отношения некоторых атрибутов. Например, проекцией отношения R(A,B,C,D,E) на атрибуты А и В является отношение Р(А,В). Операция соединения используется для соединения отношений. Соединение называется естественным, когда общие атрибуты имеют равные значения.

В реляционных СУБД, как правило, используется, ставший стандартом де-факто, непроцедурный язык структурированных запросов - SQL (Structured Query Language).

Формализация – процесс построения информационных моделей с помощью формальных языков. По степени формализации информационные модели бывают образно-знаковые и знаковые. Например: Образно-знаковые модели : Геометрические (рисунок, пиктограмма, чертеж, карта, план, объемное изображение). Структурные (таблица, граф, схема, диаграмма). Словесные (описание естественными языками). Алгоритмические (нумерованный список, пошаговое перечисление, блок-схема)

Знаковые модели: Математические – представлены матем.формулами, отображающими связь параметров. Специальные – представлены на спец. языках (ноты, хим.формулы). Алгоритмические – программы.