Программное обеспечение для организации самостоятельной работы студентов на платформе Sakai

Разработанный на кафедре математики Санкт–Петербургского государственного морского технического университета учебный программный комплекс предназначен для организации самостоятельной работы студентов. Программный комплекс включает в себя такие элементы дистанционного обучения, как электронные методические материалы, поддерживающие теоретический курс дисциплины, обучающие и контрольные тесты, виртуальные электронные учебники и аудио занятия, а также различные информационные материалы, обеспечивающие контакт преподавателя со студентами. В качестве виртуальной среды программный комплекс использует оболочку Sakai.

Ключевые слова: математика, дистанционное обучение, тесты, электронные учебники, учебные программы, модули, Sakai.

Введение

В современном Российском образовании, при переходе на ФГОС ВПО нового поколения, объем учебных часов, отведенных на самостоятельную работу, значительно увеличен. Появились новые виды самостоятельной работы: самостоятельная работа в присутствии или под руководством преподавателя, самостоятельная работа по дисциплине с использованием методических материалов, которая включает в себя самостоятельное изучение отдельных тем и подготовку отчетов. В связи с этим одной из главных задач повышения качества обучения является организация самостоятельной работы учащихся на основе технологий дистанционного обучения.

Разработанный на кафедре математики Санкт–Петербургского государственного морского технического университета (СПбГМТУ) учебный программный комплекс для реализации дистанционного обучения включает в себя методические материалы дисциплины «Математика», набор программных продуктов, обеспечивающих виртуальную образовательную среду, а также различные информационные материалы, обеспечивающие контакт преподавателя со студентами.

В качестве виртуальной образовательной среды, в рамках которой реализуется процесс дистанционного обучения, используется платформа Sakai.

1.                  Методические и информационные материалы

Предоставляемые студентам через глобальную сеть Интернет методические и информационные материалы по изучаемой дисциплине включают в себя:

-          учебную программу дисциплины;

-          вопросы для подготовки к экзамену или зачету;

-          демонстрационные варианты контрольных работ и наборы вариантов расчетно-графических работ (типовых расчетов);

-          электронные конспекты лекций, выполненные на основе модульного подхода;

-          электронные учебные пособия для выполнения расчетно-графических работ;

-          электронные методические разработки для выполнения самостоятельных работ в среде Mathcad.

Учебные информационные и методические материалы выполнены в формате PDF. Они доступны учащимся в сети Интернет через сайт кафедры математики, размещенный на портале sakai.smtu.ru. Доступ в Интернет возможен на домашнем компьютере или в компьютерном классе СПбГМТУ. Предполагается, что информационные материалы студенты сохраняют для дальнейшей работы на любом внешнем носителе.

2.                  Программные виртуальные продукты

2.1              Виртуальные учебники

Рис. 1. Главное меню модуля

Виртуальные учебники скомпилированы в соответствии с модульной структурой дисциплины, и каждый учебник соответствует ее отдельному модулю. Модульное представление теоретического материала позволяет формировать из него конспекты лекций для различных специальностей или указывать пользователю путь в виде набора и последовательности модулей, соответствующих его специализации.

Объем модуля соответствует одной или нескольким зачетным единицам. Каждый модуль в свою очередь разбивается на подразделы — темы изучаемой дисциплины, а каждый подраздел — на занятия, условно соответствующие лекциям учебного курса.

Интерфейс модульного виртуального учебника включает в себя:

а) окно просмотра, переход к которому осуществляется через авторизацию в системе Sakai;

б) главное меню модулей изучаемой дисциплины с открывающимся каскадом дополнительных меню с разделами модулей и списками занятий (рис. 1);

в) отдельные окна просмотра — занятия, которые для осуществления свободной навигации или переходу к списку занятий дополнены меню «Оглавление» (рис. 2);

г) набор гиперссылок для перехода к требуемым интернет–ресурсам.

Интерфейс занятий разрабатывался так, чтобы каждая его часть (параграф) занимала один экран. На окне просмотра видна выделенная цветом вся основная информационная часть экрана: определения, теоремы, замечания. Доказательства теорем, условия и решения демонстрационных задач и другая дополнительная информация открывается после клика мыши на соответствующую закладку (рис. 2).

Рис. 2. Вид экрана виртуального учебника

Подобное представление учебного материала позволяет изучать его без лишнего «пролистывания», а навигация по страницам занятия легко обеспечивается дополнительным меню «Оглавление», которое размещается на рабочем экране (рис. 2).

Большинство иллюстраций учебника выполнены с анимацией средствами HTML. В конце каждого занятия помещены задачи для самостоятельного решения по изученному материалу (рис. 2). Задачи снабжены ответами, а сложные задачи дополнены «подсказками».

Каждый раздел модуля виртуального учебника дополнен системой тестирования, предназначенной для учащихся, которые до проведения контрольных испытаний хотят оценить результаты своей работы над изученной темой и своевременно внести необходимые коррективы.

Вопрос теста занимает один экран (рис. 3), а тестовые задания даны в виде вопросов с выбором правильного ответа из нескольких предложенных, среди которых правильных может быть более одного.

Рис. 3. Вид вопроса обучающего теста

В программе предусмотрена свободная навигация, т. е. к предыдущим вопросам можно вернуться и еще раз их проверить. Порядок представленных задач меняется при повторном входе в систему тестирования. Время, затраченное на тест, можно ограничить, а можно и не делать этого, указав после оглашения результатов затраченное пользователем время. Задачи, входящие в тест, после его прохождения перемешиваются.

Элементом обучения системы тестирования является то, что в оглашение результатов сеанса тестирования входит не только выставленная оценка и процент правильно решенных задач, но и список параграфов раздела, которые рекомендуется изучить повторно. После повторения этих параграфов тест можно пройти еще раз.

2.2              Виртуальные аудио занятия

Виртуальные аудио занятия представляют собой обучающие материалы по решению типовых задач соответствующего раздела каждого модуля (рис.4). Это, по сути, методические указания, которые содержат подробный разбор типовых задач теоретического курса дисциплины.

Аудио занятия выполнены программными средствами виртуальной оболочки Sakai в виде озвученной презентации. Прослушать звуковое сопровождение можно с помощью щелчка левой клавишей мыши по изображению динамика на слайде (рис. 4). Можно изучать методические материалы, размещенные на слайдах презентации, и без звукового сопровождения.

Рис. 4. Вид экрана аудио занятия в оболочке Sakai

2.3              Система программных средств для контрольного тестированиятестирования

Самым важным элементом дистанционного обучения является разработанная система тестирования, предназначенная для создания контрольных тестов и проведения контрольных испытаний в режиме online. Система тестирования включает в себя базу тестовых заданий, скомпилированную в соответствии модульной структурой дисциплины и разработанную на основе программных средств платформы Sakai.

Рис. 5. Вид экрана контрольного теста в оболочке Sakai

База тестовых заданий, структурированная в виде набора из нескольких контрольных тестов по каждому модулю дисциплины «Математика», была сформирована на основе технологий ACCESS, а затем внедрена в оболочку Sakai в виде gif файлов.

В каждом разделе тесты разбиты по темам. По каждой теме, как правило, сформированы два теста различных уровней сложности: тест типа А, в котором каждый вопрос оценивается в один балл, и тест типа В, в котором каждый вопрос оценивается в два балла.

Для создания тестов используется инструмент Тест, предоставляемый системой Sakai, где выбирается наиболее распространенный тип теста Выбор варианта ответа. Правильных ответов может быть больше одного.

Например, в раздел Векторная алгебра включены тесты по четырем темам. На рис. 5 приведен вид отображения одного из вопросов теста то теме Скалярное произведение. Студенту необходимо выбрать один правильный ответ и перейти к следующему вопросу теста.

Закончив прохождение теста, студент может сдать его на проверку или сохранить для дальнейшего прохождения. Полученные оценки за тесты учитываются при заполнении Зачетной книжки студента.

Для тестов можно установить Сроки предъявления теста, указав:

-        дату открытия теста для прохождения;

-        дату завершения приема работы;

-        дату изъятия теста с сайта.

Если студент выполнил тест частично, после даты изъятия теста его работа будет автоматически сдана в том виде, в котором она была сохранена. Можно установить также Ограничение по времени, то есть задать количество времени, отведенное на выполнение теста.

База тестов легко расширяема. На рис. 4 показан экран одного из сайтов преподавателя в оболочке Sakai, где через закладку Тест можно получить доступ к тестовой базе кафедры и сформировать контрольный тест из имеющихся в ней заданий. Можно взять и уже сформированный в базе тест по соответствующему разделу модуля.

Контрольное тестирование может проводиться в системе удаленного доступа на домашнем компьютере, а можно проводить его и в компьютерном зале под руководством преподавателя. Результаты контрольного тестирования студенческой группы сохраняются в оболочке и доступны преподавателю через закладку Зачетная книжка (рис. 4).

3.                  Используемые технологии и программные ресурсы

Все размещенные на web сайте кафедры математики материалы учебного программного комплекса соответствует Федеральному государственному образовательному стандарту третьего поколения, доступны пользователю в сети Интернет под любым web браузером и могут использоваться на ПК со следующими минимальными требованиями:

-        операционная система Microsoft Office Windows 95 и выше;

-        Internet Explorer 5 и выше, или Mozilla Firefox, Opera или Chrome;

-        Flash Player;

-        Adobe Reader или другие аналоги.

При разработке комплекса использовались современные компьютерные технологии, такие, как: HTML, Java Script, Flash, CSS, а также программные ресурсы, такие как: Microsoft Word, Microsoft Office Visio, HTML Help Workshop, Flash Player, Adobe Acrobat, Adobe Photoshop, Gimp, Inkscape, Power Point и программные средства виртуальной оболочки Sakai.

4.                  Область применения программного комплекса

Разработанная система информационных учебных материалов и программных средств представляет собой инновационный сетевой учебный методический программный комплекс, содержание которого соответствует действующему образовательному стандарту дисциплины «Математика» и который может использоваться учебном процессе для организации самостоятельной работы студентов при любых формах обучения: очной, заочной и, в том числе, дистанционной.

Литература:

1.      Информационный образовательный ресурс локального доступа <Интерактивный учебный комплекс по математике> авторов: Григорьева–Голубева В. В., Васильевой Н. В., Ипатовой Л. П., Певзнера В. В., и др. для студентов всех форм обучения технических и инженерно–экономических специальностей. Учебный методический программный комплекс. http://ofernio.ru/ navigator_N1_2014.exe.

2.      Grigoriev-Golubev V. V., Vasilieva N. V., Ipatova L. P., Pevzner V. V. and others. «Modular interactive complex of studying of mathematical disciplines». http://ofernio.ru/ navigator_N1_2014.exe.