В современных образовательных учреждениях большое внимание уделяется компьютерному сопровождению профессиональной деятельности. В учебном процессе используются обучающие и тестирующие программы по различным дисциплинам образовательного процесса.
Проведенные статистические исследования использования обучающих и тестирующих программ по различным дисциплинам (в рамках учебного процесса и компьютерных курсов) показывают, что их применение позволило повысить не только интерес к будущей специальности, но и успеваемость по данной дисциплине. Большинство учащихся воспринимают лучше информацию зрительно, тем более, если она качественно оформлена. Эти программы дают возможность каждому учащемуся независимо от уровня подготовки активно участвовать в процессе образования, индивидуализировать свой процесс обучения, осуществлять самоконтроль. Быть не пассивным наблюдателем, а активно получать знания и оценивать свои возможности. Учащиеся начинают получать удовольствие от самого процесса обучения, независимо от внешних мотивационных факторов. Этому способствует и то, что при информационных технологиях обучения компьютеру на время переданы отдельные функции преподавателя. А компьютер может выступить в роли терпеливого педагога-репетитора, который способен показать ошибку и дать правильный ответ, и повторять задание снова и снова, не выражая ни раздражения, ни досады.
Время идёт, и программы быстро устаревают. И учебный материал, и форма представления.
В настоящее время в сфере образования наиболее актуальным становится разработка компьютерных программ – электронных учебников по различным дисциплинам. Компьютерные учебные программы создаются по тем дисциплинам, которые являются профилирующими в профессиональной подготовке.
Если мы возьмем электронное издание, которое хранится на компакт-диске (CD-ROM) и воспроизведем его на компьютере, то мы сможем увидеть текст, иллюстрации, кинофильм, услышать звук.
Такое издание отличается от печатного и по своему внутреннему оформлению, и по внешнему виду. Разумеется, можно взять какую-либо печатную книгу и преобразовать ее в электронное издание. Тогда текст будет находиться не на листах бумаги, а в памяти компьютера. Если еще при этом использовать звук, видео, анимацию, гиперссылки, то это уже будет иное по своей структуре издание.
Таким образом, отличие электронных изданий от печатных в том, что в первых есть возможность создавать и воспроизводить информацию в разнообразных формах, которые нельзя применить в печатных книгах. Хранится такая информация на магнитных дисках.
Электронные издания распространяются или с помощью компакт-дисков, или через сеть Интернет. В настоящее время существует большое количество Web-сайтов электронных изданий. Это и каталоги, и справочники, и учебная литература, и тексты художественных книг, и другая разнообразная информация. Через сеть Интернет распространяются также учебные программы по отдельным дисциплинам для самостоятельного обучения.
В данной дипломной работе представлен электронный учебник «Основы работы с графикой в C#». Данное учебное пособие предназначено для использования в средних специальных и высших учебных заведениях для помощи в освоении студентами специальности «Программное обеспечение вычислительной техники и автоматизированных систем» основ работы с графикой в языке программирования C#. ЭУП содержит в себе основные конструкции и операторы, применяемые в C# при работе с графикой.
Теоретическая часть
1.1 Понятие, виды и требования к электронному учебнику
Понятие электронного учебного пособия
Из разных источников следуют следующие определения электронного учебника:
Это совокупность графической, текстовой, цифровой, речевой, музыкальной, видео-, фото- и другой информации, а также печатной документации пользователя. Электронное издание может быть исполнено на любом электронном носителе – магнитном (магнитная лента, магнитный диск и др.), оптическом (CD-ROM, DVD, CD-R, CD-1, СD+ и др.), а также опубликовано в электронной компьютерной сети.
Должно содержать систематизированный материал по соответствующей научно-практической области знаний, обеспечивать творческое и активное овладение студентами и учащимися знаниями, умениями и навыками в этой области. Учебное электронное пособие должно отличаться высоким уровнем исполнения и художественного оформления, полнотой информации, качеством методического инструментария, качеством технического исполнения, наглядностью, логичностью и последовательностью изложения.
Учебное издание, содержащее систематическое изложение учебной дисциплины или ее раздела, части, соответствующее государственному стандарту и учебной программе и официально утвержденное в качестве данного вида издания.
Это электронное издание, частично или полностью заменяющее или дополняющее учебник и официально утвержденное в качестве данного вида издания.
Это текст, представленный в электронной форме и снабженный разветвленной системой связей, позволяющей мгновенно переходить от одного его фрагмента к другому в соответствии с некоторой иерархией фрагментов.
Виды электронных учебных изданий:
Для учебного процесса используется комплекс учебных изданий. Как уже говорилось, для последовательного усвоения материала необходимы программы обучения. Это может быть учебно-программное издание – учебное издание, регламентирующее состав, объем, порядок, сроки изучения учебных дисциплин, предусмотренных для данного учебного заведения. Разновидностями учебно-программных издания являются:
Учебный план – учебно-программное издание, нормативный документ, характеризующий основное содержание подготовки специалистов и их квалификацию. Он определяет состав изучаемых учебных дисциплин с указанием их объема, последовательности и сроков изучения, указывает формы и сроки проверки знаний и умений студентов.
Учебная программа – учебно-программное издание, нормативный документ, определяющий содержание, объем, порядок изучения какой-либо дисциплины (ее частей, раздела). Регламентирует как деятельность педагога, так и учебную работу студента.
Чтобы получить знания, студент изучает учебно-теоретические издания. Эти учебные издания содержат систематизированные научно-теоретические сведения, изложенные в форме, удобной для изучения и усвоения. К ним относятся:
Учебник – учебно-теоретическое издание, содержащее систематическое изложение учебной дисциплины или ее части, раздела, соответствующее учебной программе и официально утвержденное в качестве данного вида издания.
Учебное пособие – учебно-теоретическое издание, официально утвержденное в качестве данного вида издания, частично или полностью заменяющее или дополняющее учебник.
Отдельная лекция – учебно-теоретическое издание, содержащее текст одной лекции. Отражает содержание, объем и форму изложения лекции, читаемой определенным преподавателем.
Тексты лекций – учебно-теоретическое издание, полностью или частично освещающее содержание учебной дисциплины либо выходящее за рамки учебной программы. Отражает материал, читаемый определенным преподавателем.
Курс лекций – учебно-теоретическое издание (совокупность отдельных лекций), полностью освещающее содержание учебной дисциплины. Отражает материал, читаемый определенным преподавателем.
Конспект лекций – учебно-теоретическое издание, в компактной форме отражающее материал всего курса, читаемого определенным преподавателем.
Для усвоения материала и для самопроверки студенту предлагаются учебно-практические издания – учебные издания, содержащие систематизированные сведения научно-практического и прикладного характера, изложенные в форме, удобной для изучения и усвоения. Предназначены для закрепления материала, полученного из учебно-теоретических изданий, и проверки знаний.
Требования к ЭУ
В настоящее время к учебникам предъявляются следующие требования:
Информация по выбранному курсу должна быть хорошо структурирована и представлять собою законченные фрагменты курса с ограниченным числом новых понятий.
Каждый фрагмент, наряду с текстом, должен представлять информацию в аудио- или видео ("живые лекции"). Обязательным элементом интерфейса для живых лекций будет линейка прокрутки, позволяющая повторить лекцию с любого места.
Текстовая информация может дублировать некоторую часть живых лекций.
На иллюстрациях, представляющих сложные модели или устройства, должна быть мгновенная подсказка, появляющаяся или исчезающая синхронно с движением курсора по отдельным элементам иллюстрации (карты, плана, схемы, чертежа сборки изделия, пульта управления объектом и т.д.).
Текстовая часть должна сопровождаться многочисленными перекрестными ссылками, позволяющими сократить время поиска необходимой информации, а также мощным поисковым центром. Перспективным элементом может быть подключение специализированного толкового словаря по данной предметной области.
Видеоинформация или анимации должны сопровождать разделы, которые трудно понять в обычном изложении. В этом случае затраты времени для пользователей в пять-десять раз меньше по сравнению с традиционным учебником. Некоторые явления вообще невозможно описать человеку, никогда их не видавшему (водопад, огонь и т.д.). Видеоклипы позволяют изменять масштаб времени и демонстрировать явления в ускоренной, замедленной или выборочной съемке.
Наличие аудиоинформации, которая во многих случаях является основной и порой незаменимой содержательной частью учебника.
Кроме того, необходимо учитывать назначение разрабатываемого ЭУ, необходимость модификации дополнения новыми данными, ограничение на объем памяти и др.
Благодаря бурно развивающейся технологии средства мультимедиа и гипермедиа становятся достаточно дешевыми, чтобы устанавливать их на большинство персональных компьютерах. Кроме того, мощность и быстродействие аппаратных средств позволяют использовать вышеупомянутые средства.
1.2 Рекомендации по разработке электронного учебника
Основные этапы разработки электронного учебника
Выбор источников
Разработка оглавления и перечня понятий
Переработка текстов в модули по разделам
Реализация гипертекста в электронной форме
Разработка компьютерной поддержки
Отбор материала для мультимедийного воплощения
Разработка звукового сопровождения
Реализация звукового сопровождения
Подготовка материала для визуализации
Визуализация материала
А теперь подробнее:
1) при разработке ЭУ целесообразно подбирать в качестве источников такие печатные и электронные издания, которые:
наиболее полно соответствуют стандартной программе,
лаконичны и удобны для создания гипертекстов,
содержат большое количество примеров и задач,
имеются в удобных форматах (принцип собираемости).
2) производится разбиение материала на разделы, состоящие из модулей, минимальных по объему, но замкнутых по содержанию, а также составляется перечень понятий, которые необходимы и достаточны для овладения предметом.
3) перерабатываются тексты источников в соответствии с оглавлением и структурой модулей; исключаются тексты, не вошедшие в перечни, и добавляются те, которых нет в источниках; определяются связи между модулями и другие гипертекстные связи.
Таким образом, подготавливаются проект гипертекста для компьютерной реализации.
4) гипертекст реализуется в электронной форме. В результате создается примитивное электронное издание, которое уже может быть использовано в учебных целях.
5) разрабатывается компьютерная поддержка. Врабатываются инструкции для пользователей по применению интеллектуального ядра ЭУ.
Теперь электронный учебник готов к дальнейшему совершенствованию (озвучиванию и визуализации) с помощью мультимедийных средств.
6) изменяются способы объяснения отдельных понятий и утверждений и отбираются тексты для замены мультимедийными материалами.
7) разрабатываются сценарии визуализации модулей для достижения наибольшей наглядности, максимальной разгрузки экрана от текстовой информации и использования эмоциональной памяти учащегося для облегчения понимания и запоминания изучаемого материала.
8) производится визуализация текстов, т.е. компьютерное воплощение разработанных сценариев с использованием рисунков, графиков и, возможно, анимации.
На этом заканчивается разработка ЭУ и начинается его подготовка к эксплуатации. Следует отметить, что подготовка к эксплуатации ЭУ может предполагать некоторые коррекции его содержательной и мультимедийный компонент.
1.3 Требования к программному обеспечению
Разрабатываемое программное обеспечение должно обеспечивать:
применимость на различных платформах
обучение в режиме «on-line»
простоту использования в сочетании с мощными функциями
оперативность переключения с одного изучаемого раздела на другой
поддержку индивидуальной и коллективной форм обучения
удобный просмотр иерархии изучаемых объектов
возможность выбора произвольной (помимо рекомендуемой) последовательности изучаемых разделов
распечатку файлов, графиков, больших диаграмм на стандартных страницах
поддержку стандартов графических интерфейсов
поддержку отображения GIF- и JPEG-изображений
применение систем поиска разделов, заголовков, рисунков, формул, ссылок
нумерацию разделов, формул, графиков, рисунков
ссылки на разделы, формулы, источники и работу с ними
1.4 Язык программирования C#
В настоящее время язык C++ является наиболее используемым языком для разработки коммерческих и бизнес-приложений. Возможности данного языка устраивают многих разработчиков, но, в действительности, не обеспечивают должной продуктивности разработки. Например, процесс написания приложения на C++ зачастую занимает значительно больше времени, чем разработка такого же приложения, скажем, на Visual Basic. Сейчас существуют языки, увеличивающие продуктивность разработки за счет потери в гибкости, которая так привычна и необходима программистам на C++. Подобные решения являются весьма неудобными для разработчиков и обычно предлагаются значительно меньшие возможности. Также, эти языки не ориентированы на взаимодействие с появляющимися сегодня системами, и очень часто они не соответствуют существующей практике программирования для Web. Многие разработчики хотели бы использовать современный язык, который позволял бы писать, читать и сопровождать программы с простотой Visual Basic, и в то же время являлся таким же мощным и гибким, как C++, обеспечивал доступ ко всем функциональным возможностям системы, взаимодействовал с существующими программами и легко работал с возникающими Web-стандартами.
Учитывая все подобные пожелания, корпорация Microsoft разработала новый язык — С#. В него входит много полезных особенностей — простота, объектная ориентированность, типовая защищенность, "сборка мусора", поддержка совместимости версий и многое другое. Данные возможности позволяют быстро и легко разрабатывать приложения, особенно СОМ-приложения и Web-сервисы.
При создании C# его авторы учитывали достижения многих других языков программирования: C++, С, Java, SmallTalk, Delphi, Visual Basic. Надо заметить, что по причине разработки языка C++ с "чистого листа" у его авторов была возможность оставить в прошлом все неудобные и неприятные особенности (существующие, как правило, для обратной совместимости) любого из предшествующих ему языков. В результате получился действительно простой, удобный и современный язык программирования, по мощности не уступающий C++, но существенно повысивший продуктивность разработок.
Графический интерфейс приложений С#, как и других приложений, предназначенных для работы в рамках Microsoft .NET Framework, состоит из набора классов. Эти классы инкапсулируют поведение объектов и инструментов, предназначенных для рисования. Однако прежде чем приступить к описанию этих классов, нам необходимо познакомиться с основными понятиями интерфейса графических устройств.
Когда приложения обращаются к GDI для выполнения операции вывода графического изображения, они работают не с реальными (физическими) устройствами вывода, а с логическими устройствами. Приложения Microsoft Windows не определяют тип видеоадаптера (EGA, VGA, SVGA и т. п.), а работают с логическим видеоадаптером, имеющим феноменальные характеристики: способность отображать практически любой цвет, огромное разрешение и т. д.
Выполняя запрос приложения, GDI обращается к драйверу соответствующего устройства вывода, работающему, в свою очередь, непосредственно с физическим устройством вывода. В процессе выполнения запроса GDI (или драйвер) учитывает ограниченные возможности видеоадаптера и его аппаратные особенности, делая необходимые приближения.