1. Введение

Процесс вхождения высшей школы в мировое образовательное пространство требует совершенствование, а также серьёзную переориентацию компьютерно-информационной составляющей. Вторая половина ХХ века стала периодом перехода к информационным обществам. Лавинообразный рост объёмов информации, принял характер информационного взрыва во всех сферах человеческой деятельности.

Информационный взрыв породил множество проблем, важнейшей из которых является проблема обучения. Особый интерес представляют вопросы, связанные с автоматизацией обучения, поскольку “ручные методы” без использования технических средств давно исчерпали свои возможности. Наиболее доступной формой автоматизации обучения является применение ЭВМ, то есть использование машинного времени для обучения и обработки результатов контрольного опроса знаний учащихся. Всё большее использование компьютеров позволяет автоматизировать, а тем самым упростить ту сложную процедуру, которую используют научные сотрудники и преподаватели при создании методических пособий. Тем самым, представление различного рода “электронных учебников”, методических пособий на компьютере имеет ряд важных преимуществ. Во-первых, это автоматизация как самого процесса создания таковых, так и хранения данных в любой необходимой форме. Во-вторых, это работа с практически неограниченным объёмом данных. Создание компьютерных технологий в обучении соседствует с изданием учебных пособий новой генерации, отвечающих потребностям личности обучаемого. Учебные издания новой генерации, на наш взгляд, призваны обеспечить единство учебного процесса и современных, новационных научных исследований, т.е. целесообразность использования новых информационных технологий в учебном процессе и, в частности, различного рода так называемых “электронных учебников”. По нашему мнению, эффект от применения средств компьютерной техники в обучении может быть достигнут лишь тогда, когда специалист предметной области не ограничивается в средствах представлениях информации, коммуникаций и работы с базами данных и знаний. Поэтому целью представленной работы стала создание электронного учебника по информатике для дистанционного обучения в ТПУ.

2. Требования к системе “электронного учебника”

В основу положим следующие принципы для среды электронных учебников.

Для эффективного функционирования человека в электронной системе обучения вне зависимости от задачи, решаемой исследователем, особое значение приобретают методы визуализации исходных данных, промежуточных результатов обработки, обеспечивающих единую форму представления текущей и конечной информации в виде отображений, адекватных зрительному восприятию человека и удобных для однозначного толкования полученных результатов. 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.

2.1 Требования к системе проектирования “электронного учебника”

Лёгкость в освоении и использовании данной среды для генерации электронных учебников достигается за счёт применения визуальных технологий и возможностью использования специалистом-предметником любых текстовых и графических редакторов для написания содержимого электронного учебника. Для удобства работы среда по генерации электронных учебников допускает разработку проекта по отдельным частям, что позволяет организовать работу над учебником нескольких специалистов-предметников.

К таким требованиям подходит среда для разработки электронных систем обучения Toolbook II Assistant Version 6.0, в которой был реализован электронный учебник по информатике для заочников ТПУ.

3. Основные возможности ToolBook II Assistant Version 6.0

Программный продукт ToolBook II Assistant Version 6.0 предназначен для без какого бы то ни было программирования создавать и распространять обучающие программы доступные, как в локальном варианте, так и в сетевом для ЛС и интернет. В ToolBook II Assistant Version 6.0 имеется управляемый посредством шаблонов интерфейс, который позволяет вести обучение шаг за шагом. Разработчики могут начать работу с этим продуктом со специально разработанного модуля Book Specialist, который проведет их по всем основным этапам создания приложения. Добавление в учебную программу видео, звука, графики и интерактивных функций производится путем простой буксировки (drag-and-drop) мышью соответствующих файлов. В результате получается учебное приложение, которое можно использовать как на традиционных занятиях с преподавателем, так и при дистантном обучении на компьютере. Разработанную учебную программу можно хранить в сети, поместить на диск или записать на CD-ROM. Полученное приложение может легко дополнить следующий разработчик, путём вставки дополнительных страниц. Преимуществом такого подхода является то, что преподаватели сами могут создавать свои индивидуальные программы компьютерного обучения.

Пакет ToolBook II обладает стандартным меню, расположенном в верхней части главного окна и состоящее из следующих пунктов: “File” (“Файл”), “Edit” (“Редактирование”), “View” (“Вид”), “Page” (“Страница”), “Object” (“Объект”), “Text” (“Текст”), “Draw” (“Отрисовка”) и “Help” (“Помощь”). Ниже на рисунках 1 и 2 приведены некоторые пункты стандартного меню.

Рис.1. Пункт "Файл" меню пакета ToolBook II Assistant

Рис.2. "Вид" ToolBook II Assistant

В пакете ToolBook II Assistant Version 6.0 в диалоговых окнах свойств объектов (рис. 3) предусмотрена панель инструментов, обеспечивающая такие действия как вызов команды “Отмена последнего изменения”, вызов команды “Повтор последнего изменения”, вызов диалогового окна “Расширенные свойства” (рис. 4) для элементов мультимедиа, объектов контроля и других объектов,

Рис.3

Рис. 4

вызов диалогового окна “Гиперсвязь” (рис. 5) для обеспечения процесса навигации в пределах одного или нескольких электронных учебников, вызов опции “Анимация перемещения”, для перехода к свойствам дочерних и родительских объектов и вызова помощи.

Рис.5.

3.1 Каталог объектов в пакете ToolBook II Assistant Version 6.0

Использование каталога (рис.6) объектов в пакете ToolBook II Assistant

Рис.6. Каталог объектов пакета ToolBook II Assistant

объясняется двумя причинами: во - первых, такое огромное разнообразие объектов (действие каждого объекта описано с помощью языка OpenScript, пользователь лишь дополняет это действие с помощью специальных диалоговых окон добиваясь необходимого результата) и графики рационально располагать в единой базе данных; во - вторых, авторы данного мультимедийного пакета решили освободить пользователя от явного программирования на языке OpenScript, что широко использовалось в пакете Multimedia ToolBook Version 3.0, и это позволило создать систему визуального объектно - ориентированного программирования.

Закладка “Графика” (рис. 7) позволяет установить графическое изображение объекта во всех его положениях: нормальное, инвертированное, отключенное и помеченное. Это позволяет пользователю определять индивидуальное состояние объекта в различных ситуациях. Специальная опция “Растяжение графики” (“Stretch the graphic”) равномерно растягивает растровое изображение по всей поверхности объекта.

Рис.7. Закладка “Графика” диалогового окна свойства объекта пакета ToolBook II Assistant

Закладка “Ограничение” (рис. 8) позволяет вручную установить размеры и положение объекта на странице - это отличительная особенность пакета ToolBook II Assistant Version 6.0.

Рис.8. Закладка “Ограничение” диалогового окна свойств объекта пакета ToolBook II Assistant

Закладка “Шрифт” (рис. 9) обеспечивает выбор шрифта, стиля шрифта и размера шрифта. Хотя в пакете ToolBook II Assistant Version 6.0 и сохранилось диалоговое окно “Буква”, закладка “Шрифт” позволяет изменить шрифт не покидая диалогового окна свойств объекта.

Закладка “Поведение” (рис. 10) позволяет выбрать дополнительные возможности поведения объекта.

Рис.9. Закладка “Шрифт” диалогового окна свойств объекта пакета ToolBook II Assistant

Рис.10. Закладка “Поведение” диалогового окна свойств объекта пакета ToolBook II Assistant

Гиперсвязи в электронных учебниках пакета ToolBook II Assistant Version 6.0 создаются при помощи диалогового окна “Гиперсвязь” (рис. 5). Здесь указывается тип связи (переход на страницу или вызов всплывающей страницы), конечная цель связи (следующая страница, предыдущая страница, вернуться обратно, первая страница, последняя страница, специфическая страница или электронный адрес) и эффект, сопутствующий гиперсвязи.

Диалоговое окно свойств электронного учебника пакета ToolBook II Assistant Version 6.0 содержит необходимую информацию о свойствах основных элементов учебника. К примеру, закладка “Страница” (рис. 11) содержит единый размер электронного учебника (этот размер используют по умолчанию все страницы учебника, но существует возможность при необходимости изменить размер конкретной страницы в диалоговом окне свойств заднего плана)

Рис.11. Вид закладки “Страница” диалогового окна свойств электронного учебника пакета ToolBook II

Закладка “Окно” (рис. 12) позволяет изменить следующие параметры: стиль читательского уровня (стиль окна операционной системы Windows); видимые компоненты (системное меню, линейки прокрутки); заливка нерабочей части экрана системным цветом операционной системы Windows или цветом, выбранным пользователем; использование иконки идентификации электронного учебника.

3.1 Организация работы объектов контроля в ToolBook II Assistant.

Объекты контроля в пакете ToolBook II Assistant Version 6.0 - в категории “Вопросы” каталога находятся различные объекты, предназначенные для процесса контролирования. Для управления данными объектами в пакете ToolBook II Assistant Version 6.0 используется диалоговое окно расширенных свойств объекта (рис. 4). Также как и диалоговое окно свойств объекта диалоговое окно расширенных свойств объекта использует закладки (“Общие свойства”, “Ответы”, “Оценка”, “Немедленная обратная связь” и “Затяжная обратная связь”).

Рис.12. Вид закладки “Окно” диалогового окна свойств электронного учебника пакета ToolBook II

Закладка “Общие свойства” (рис. 4) содержит:

название вопроса;

ограничение взаимодействий:

2.1) ограничение времени на ответ;

ограничение попыток.

автоматический сброс вопроса;

включение поддержки опций Internet.

Рис. 13 Закладка “Ответы” диалогового окна расширенных свойств объекта пакета ToolBook II Assistant

Закладка “Ответы” (рис. 13) содержит: возможные варианты ответов, которые можно добавлять, изменять и удалять; опции случайного распределения ответов, многочисленного выбора и невозможности изменить ранее выбранный вариант ответа.

Закладка “Оценка” (рис. 14) предназначена для хранения веса правильных и неправильных ответов, а также для выдачи результата на средства подсчета оценки.

Рис.14. Закладка “Оценка” диалогового окна расширенных свойств объекта пакета ToolBook II Assistant

Закладки “Немедленная обратная связь” и “Затяжная обратная связь” используются для реакции на правильность или неправильность ответа и в зависимости от результата проигрывают аудио- или видео ролики, выводят сообщение на какое - либо поле страницы либо посылают сообщение по электронной почте.

Использование Java и HTML в пакете ToolBook II Assistant

Пакет ToolBook II Assistant позволяет экспортировать электронные учебники в виде набора файлов в формате HTML для использования в World Wide Web.

Перемещая описанные языком Java объекты из каталога на страницы электронного учебника, изменяя их свойства и экспортируя электронный учебник как файлы в формате HTML, конечные пользователи могут иметь все выгоды интерактивного режима, независящего от операционной системы. При экспортировании электронного учебника для использования в World Wide Web, поддерживаемые языком Java объекты, используемые в электронном учебнике, экспортируются как Java - апплеты. Эти небольшие приложения зависят от специального кода языка Java, который определяет их поведение в Internet.

Конвертацию электронного учебника в формат HTML реализует диалоговое окно “Export for Web” (рис. 15)

Рис.15. Вид диалогового окна “Export for Web”

3.2 Форма представления электронного учебника

В пакете ToolBook II Assistant создать упакованную форму электронного учебника позволяет диалоговое окно “Автоупаковщик” (“AutoPackager”), представленное на рис. 16.

Рис.16. Вид диалогового окна “Автоупаковщик” пакета ToolBook II Assistant

Опции инсталляции позволяют выбрать один из пяти видов инсталляции.

Электронный учебник

Учебник организован как обычная книга, т.е. имеет такую же структуру. В начале учебника (рис.17) идёт описание навигационных средств учебника, таких, как кнопки перехода на страницы, кнопок вызова помощи, содержания и оглавления. Затем, на странице “содержание” (рис. 18) содержатся пункты основных разделов материала представленного в учебнике, в виде “горячих” слов. При нажатие мышкой на которые происходит перемещение на страницу указанную в содержание.

Рисунок 17 Страница "инструкция по навигации".

Рисунок 18 Страница "Содержание".

5. Требования к построению теста

В данной работе для тестирования применим так называемую закрытую форму тестов. Пользователю представлен вопрос или утверждение, а также варианты ответов. Причем количество самих ответов и правильных из них может быть неограниченно.

Тест по информатике может быть, охарактеризован как эффективный при условии, что он удовлетворяет определенным требованиям. Основные требования следующие:

надёжность более 0,7;

валидность;

дискриминативность стремится к 1;

Обсудим и определим все те термины, в которых следует досконально разобраться, чтобы тесты были не только правильно сконструированы, но и соответствующим образом использовались.

5.1 Надежность

Надёжность теста – это характеристика методики, отражающая точность психодиагностических измерений, а также устойчивость результатов теста к действию посторонних случайных факторов. При этом надёжность бывает нескольких видов:

ре-тестовая надёжность – когда рассматриваются показатели при повторном исследовании испытуемых с помощью одного и того же теста по прошествии времени;

надежность частей теста – получается путём анализа устойчивости результатов отдельных совокупностей тестовых задач или отдельных частей теста.

5.1.1 Ре-тестовая надежность

Когда тест не может дать тот же самый результат для некоторого испытуемого (при условии, что этот испытуемый не изменился) в различных условиях, - значит, не все в порядке. Способ измерения ре-тестовой надёжности очень прост. Вычисляется корреляция показателей для выборки испытуемых, протестированных в двух случаях. Удовлетворительным наименьшим значением для ре-тестовой надежности является 0,7. Указанный предельный коэффициент надежности в известной мере условен. Для проективных и некоторых других тестов личности показатель ре-тестовой надежности может быть ниже, при этом диагностическая ценность методики не снижается.

При более низком значении использование теста становится вряд ли целесообразным, поскольку стандартная погрешность получаемых по нему показателей будет настолько велика, что интерпретация показателей станет сомнительной.

5.2 Коэффициент надежности

Средняя величина корреляции одного теста или задания со всем тестами или заданиями из генеральной совокупности называется коэффициентом надежности. Квадратный корень из коэффициента надёжности является корреляцией данного теста или задания с истинным показателем. Однако на практике невозможно точно вычислить это теоретическое значение надежности , потому что количество разработанных нами заданий и тестов не является бесконечным. Это означает, что надежность некоторого теста можно оценить лишь приблизительно.

Таким образом, на практике коэффициенты надежности основаны на корреляции одного теста с другими, и эта оценка может быть не очень точной. Это, означает, что имеющая более существенное значение корреляция теста или задания с истинным показателем тоже может быть оценена неточно.

5.3 Надежность и величина теста

Таким образом, надежность возрастает с величиной теста. С точки зрения разработчика тестов важной является быстрота возрастания надежности с возрастанием количества заданий. Всегда трудно разработать большое количество валидных заданий (например, таких, которые принадлежат именно нужной генеральной совокупности); следовательно, если мы хотим продемонстрировать, что скажем, надежность двадцати пяти заданий (с заданной средней корреляцией) является высокой, то достижение этой цели будет иметь смысл.

5.4 Коэффициент ассоциации для оценки надёжности теста

Тесноту связи между качественными признаками X и Y измеряют с помощью коэффициента ассоциации. Где Х – вид теста, а Y – результаты тестирования. В простейшем виде формула, по которой рассчитывается этот показатель, выглядит следующим образом:

, (1.1)

где

a, b, c, d – численности коррелируемых групп.

Коэффициент ассоциации, как и пирсоновский коэффициент корреляции, изменяется от -1 до +1. Значимость можно проверить с помощью t-критерия Стьюдента. Нулевую гипотезу, которая сводится к предложения, что в генеральной совокупности этот показатель равен нулю, отвергают, если

, (1.2)

где

– количество тестируемых,

– коэффициент ассоциации,

– t-критерий Стьюдента,

для принятого уровня значимости () и числа степеней свободы .

Так как коэффициент ассоциации имеет прямое отношение к пирсоновскому критерию , на котором он основан, то распределение вероятных значений критерия является непрерывным. Качественные же признаки дискретны, их числовое значение не распределяются непрерывно. Учитывая эту особенность, в формулу (1.1) принято вносить поправку Йейтса на непрерывность вариации, равную половине объёма выборки. И формула (1.1) принимает следующий вид:

. (1.3)

5.5 Валидность

Кратко рассмотрим природу валидности, второй из основных характеристик эффективных тестов. Тест называется валидным, если он измеряет то, для измерения чего он предназначен. Однако такое определение не разъясняет удовлетворительно значения валидности. В этом случае возникает новый вопрос: как мы узнаем, что тест измеряет то, для чего он предназначен? В действительности, существует много различных способов доказательства валидности тестов, и каждый из них соответствует разным аспектам этого значения.

Говорят, что тест является, очевидно валидным, если о нем складывается впечатление, что он измеряет именно то, что подразумевается, особенно с точки зрения испытуемых

Конкурентная валидность – эта валидность оценивается по корреляции результатов данного теста с результатами других тестов. Так, если мы пытаемся установить конкурентную валидность некоторого теста интеллекта, мы будем изучать его корреляцию с другими тестами, валидность которых установлена.

Содержательная валидность. Этот термин применяется, в основном, по отношению к тестам достижений и может быть просто объяснён следующим образом. Если можно показать, что задания теста отражают все аспекты исследуемой области поведения, то тест является, по существу, валидным, при условии, что инструкции изложены ясно. Содержательная валидность не сводится к простой очевидной валидности, которая связан с внешним видом заданий теста. Если в тесте математических навыков мы хотим протестировать умение перемножать выражения скобках и имеем задания вида , то трудно оспаривать валидность этого задания. Очевидно, содержательная валидность полезна только для тех тестов, для которых, как в данном случае, смысл, измеряемого параметра полностью ясен.

Были описаны разнообразные способы установления валидности тестов, некоторые из них коренным образом отличаются друг от друга. Из обсуждения должно быть также понятно, что не может быть какого-либо единственного показателя, демонстрирующего валидность теста. Для полной ее проверки следует учитывать множеств получаемых показателей. Более того, как это станет ясно из дальнейшего изложения, валидность теста может фактически гарантироваться логически обоснованными методами конструирования тестов.

5.6 Дискриминативность

Дискриминативность – это способность отдельных заданий теста и теста в целом дифференцировать обследуемых относительно “максимального” и “минимального” результата теста.

Еще одной особенностью эффективных тестов является дискриминативность. Действительно, достижение удовлетворительного распределения показателей является одной из целей разработчика теста. При помощи тщательного конструирования теста можно обеспечить соответствующий уровень дискриминативности, а это именно то, в чем тесты значительно выигрывают по сравнению с другими формами испытаний. В общем, было обнаружено, что в оценке может быть использовано около девяти градаций [1], а в опросах, вероятно, наиболее эффективно использовать три градации: ниже среднего, средний уровень и выше среднего. Дискриминативность измеряется показателем дельта Фергюсона и принимает максимальное значение при равномерном (прямоугольном) распределении показателей ().

5.7 Метод Фергюсона для вычисления дискриминативности теста

Коэффициент Фергюсона – это отношение между показателем дискриминативности, полученным для некоторого теста и максимальным значением дискриминативности, которое может обеспечить такой тест.

,

где

– количество испытуемых,

– количество заданий теста,

– частота встречаемости каждого показателя.

= 0, когда все испытуемые получили одинаковые показатели, то есть когда нет дискриминативности. = 1 при равномерном распределении заданий, в которых наиболее полно были реализованы все возможные проявления измеряемого свойства.