Управление знаниями в интелектуальной системе Math-Bridge на примере курса "Алгебра и геометрия"

Макарова Наталья Владимировна

Управление знаниями в интелектуальной системе Math-Bridge на примере курса "Алгебра и геометрия"

Бакалаврская работа

Информатика

Дипломы

Вуз: Мордовский государственный университет имени Н.П. Огарева

ID: 5bbb11797966e104f1dd9ece

UUID: da1a1c90-acff-0136-cd92-525400005860

Язык: Русский

Опубликовано: около 6 лет назад

Просмотры: 6

Макарова Наталья Владимировна

Источник: федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н. П. Огарёва"

Комментировать 0

Рецензировать 0

Скачать - 3,0 МБ

Поделиться работой

Инв.№ подл. Изм Лист № докум. Подпись Дата БР-02069964-090301-12-18 Лист 1 Подп. и дата Взам. инв. № Инв. № дубл. Подп. и дата

Инв.№ подл. Изм Лист № докум. Подпись Дата БР-02069964-090301-12-18 Лист 2 Подп. и дата Взам. инв. № Инв. № дубл. Подп. и дата

Инв.№ подл. Изм Лист № докум. Подпись Дата БР-02069964-090301-12-18 Лист 3 Подп. и дата Взам. инв. № Инв. № дубл. Подп. и дата

Инв.№ подл. Изм Лист № докум. Подпись Дата БР-02069964-090301-12-18 Лист 4 Подп. и дата Взам. инв. № Инв. № дубл. Подп. и дата

Инв.№ подл. Изм Лист № докум. Подпись Дата БР-02069964-090301-12-18 Лист 5 Подп. и дата Взам. инв. № Инв. № дубл. Подп. и дата

Содержание ВВЕДЕНИЕ ................................................................................................................ 7 1. Актуальность темы выпускной квалификационной работы. ..................... 9 1.1 Управление знаниями в современном образовательном процессе ... 9 1.2 Достоинства электронных образовательных ресурсов .................... 11 2. Техническое задание ..................................................................................... 12 3. Проектирование разрабатываемого курса .................................................. 23 3.1 Объектно-ориентированное CASE-средство Rational Rose ............. 23 3.2 Диаграмма вариантов использования ................................................ 24 3.2.1 Поиск акторов и вариантов использования ........................... 24 3.2.2 Конкретизация вариантов использования .............................. 27 3.2.3 Построение диаграммы вариантов использования ............... 32 3.3 Построение диаграммы последовательности для прецедента «Создание упражнения» ............................................................................... 36 4. Создание электронного курса «Алгебра и геометрия» ............................. 38 Подп. и дата 4.1 Требования к электронным образовательным ресурсам.................. 38 4.2 Обзор средств создания электронных обучающих курсов .............. 39 4.3 Особенности интеллектуальной обучающей системы Math-Bridge 41 Инв. № дубл. 4.4 Подготовка к работе в Интеллектуальной системе Math-Bridge .... 42 4.5 Создание статических учебных объектов .......................................... 45 4.6 Создание динамических учебных объектов ...................................... 48 Взам. инв. № 4.7 Создание структурных учебных объектов ........................................ 56 ЗАКЛЮЧЕНИЕ ....................................................................................................... 59 СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ.............................................. 61 Приложение А ......................................................................................................... 63 Инв.№ подл. Подп. и дата Приложение Б .......................................................................................................... 68 Изм Лист № докум. Подпись Дата БР-02069964-090301-12-18 Лист 6

ВВЕДЕНИЕ Развитие информационных технологий, возрастание роли информации в современном обществе диктует новые тенденции в процессе обучения. Особенную популярность набирают электронные образовательные ресурсы, которые в последнее время все чаще используются в образовательных учреждениях [7]. Такой подход в высших учебных заведениях позволяет значительно упростить процесс поиска необходимой информации посредством создания и использования систем управления знаниями, сделать тем самым обучение более доступным для студентов. Дистанционное образование предоставляет студентам возможность самостоятельно выбирать место и время для изучения дисциплин. В качестве одного из главных преимуществ этого вида обучения можно отметить его эффективность. Студент имеет возможность получать знания из разнообразных электронных образовательных ресурсов, уже сегодня Подп. и дата вмещающих в себя огромное количество знаний, накопленных человечеством. При использовании дистанционной формы обучения довольно часто применяются электронные учебники и курсы, которые могут быть оперативно обновляться и полностью соответствовать текущему уровню развития научных Инв. № дубл. знаний в различных областях [1]. Изучение математических дисциплин с использованием электронных учебников и курсов позволяет студентам осваивать материал постепенно, в приемлемом для них темпе, в необходимом Взам. инв. № количестве выполнять практические задания для тщательной отработки полученных знаний и навыков. Это способствует успешному приобретению знаний математических дисциплин, что особенно важно для студентов Подп. и дата инженерных специальностей. Повсеместное внедрение дистанционного образования в учебный процесс ставит перед авторами электронных курсов и обучающих систем в целом задачу Инв.№ подл. по реализации концепции управления знаниями. Управление знаниями – Изм Лист № докум. Подпись Дата БР-02069964-090301-12-18 Лист 7

область теоретической и практической деятельности, начавшая формироваться в начале 90-х гг. «В самом начале становления систем управления знаниями Томас Давенпорт предложил определение, которым пользуются до сих пор: «Управление знаниями — это процесс сбора, распространения и эффективного использования знаний». В настоящее время решающую роль в этом играет информационно-программное обеспечение» [6]. Данная концепция может быть реализована и в учебном процессе посредством своевременного обучения и контроля получаемых знаний, выстраивания наиболее подходящей образовательной траектории для студентов. Именно создание электронного образовательного ресурса по дисциплине «Алгебра и геометрия», реализующего концепцию управления знаниями, и Инв.№ подл. Подп. и дата Взам. инв. № Инв. № дубл. Подп. и дата является целью данной выпускной квалификационной работы. Изм Лист № докум. Подпись Дата БР-02069964-090301-12-18 Лист 8

1. Актуальность темы выпускной квалификационной работы. 1.1 Управление знаниями в современном образовательном процессе В последнее время в условиях роста новых информационных технологий, направленных на получение знаний, значительную роль играют различные объектно-ориентированные обучение, обучающие среды, и дистанционные контролирующие технологии, системы, оnline тренажеры, интеллектуальные системы [3]. Именно накапливая теоретические знания, постепенно переходя от простого к сложному, можно научиться решать различные прикладные задачи. Усвоение новых знаний очень часто зависит от умения применять теорию на практике, а эффективность получения знаний зависит от используемой системы управления знаниями. Система управления знаниями состоит из информации и данных, которые доступны всем обучающимся через специальные порталы и системы Подп. и дата управления контентом (content management systems). Система управления контентом — это наиболее очевидная и оперативная составляющая системы управления знаниями. Инв. № дубл. Для образовательного учреждения, а тем более вуза, необходимость управления знаниями в образовательном процессе – особенно актуальная проблема. Ведь смысл обучения заключается в максимально эффективной Взам. инв. № передаче знаний от преподавателей студентам. Однако на достаточное общение между ними в стенах высшего учебного заведения зачастую не хватает времени. В таком случае на помощь приходит концепция управления знаниями, которая Подп. и дата подразумевает создание общего виртуального пространства для управления знаниями. Внедрение концепции управления знаниями при изучении курса Инв.№ подл. «Алгебра и геометрия» трудоемкое дело, однако оно имеет ряд преимуществ: Изм Лист № докум. Подпись Дата БР-02069964-090301-12-18 Лист 9

- студенты лучше усваивают материал при рассмотрении конкретных примеров и выполнении упражнений; - участники учебного процесса могут быстрее найти или получить необходимую им информацию по разделам или темам данного курса. На сегодняшний электронных программные день обучающих среды, абсолютное систем большинство представляет предоставляющие собой возможности применяемых универсальные для создания статического учебного контента (лекции) и элементарных блоков проверки знаний (тесты). Особенности математических дисциплин, в частности преобладание в обучении практических упражнений, реализуются либо как внешние программные модули, либо как отдельные комплексы обучающих программ. Это означает, что такие системы не позволяют организовать активное взаимодействие студента с обучающей системой для успешной и своевременной отработки получаемых знаний на практике, что в конечном итоге не позволяет в полной мере сделать процесс самостоятельного обучения Подп. и дата качественным и эффективным. С исторической точки зрения системы управления знаниями в своем развитии прошли несколько стадий. На начальном этапе причиной появления систем управления знаниями стали, по большей части, информационные Инв. № дубл. технологии. В результате этого новые информационные технологии начали активно использоваться для обмена знаниями и информацией В дальнейшем развитие систем управления знаниями вышло за рамки Взам. инв. № простого структурирования информации и обеспечения доступа к ней. Ввиду быстрого роста объема информации возникла необходимость структурировать и систематизировать данные, организовывая их таким образом, чтобы быстро Подп. и дата отыскивать нужную информацию. Создание интерактивного обучающего окружения, в котором люди постоянно обмениваются информацией и используют все условия для усвоения Инв.№ подл. новых знаний, – это одна из важнейших практических задач для реализации Изм Лист № докум. Подпись Дата БР-02069964-090301-12-18 Лист 10

концепции управления знаниями как функции и как вида управленческой деятельности в рамках образовательной организации на сегодняшний день. Различные образовательные учреждения, в зависимости от своих размеров и масштабов задач по основной деятельности и в рамках своих научных инновационных направлений, используют те или иные организационные структуры управления. Это помогает им наиболее полно раскрыть свои организационные возможности и реализовать свои основные стратегические и инновационные задачи. Процесс управления знаниями в любом образовательном учреждении надо рассматривать как составную часть его общей стратегии. В процессе управления знаниями необходимо постоянно помнить о контроле над качеством и обеспечением эффективности их получения. Это важнейший этап процесса управления знаниями в целом. 1.2 Достоинства электронных образовательных ресурсов Подп. и дата Классическое представление о традиционном обучении в вузе заключается в том, что основная часть самостоятельной работы студентов, состоит в поиске и запоминании необходимой информации. Активное внедрение информационных технологий в образовательный процесс позволило Инв. № дубл. пересмотреть привычные взгляды на образовательный процесс [9]. Все большую популярность набирают обучающие системы, которые предоставляют студенту возможность не только самостоятельно изучать Взам. инв. № теоретический материал, но и контролировать качество получаемых знаний посредством выполнения упражнений и решения задач по изучаемым темам, а также прохождения промежуточных тестирований. Подп. и дата Кроме того, преимуществом электронных образовательных ресурсов является и гибкость учебного графика – студент самостоятельно может выбирать время для изучения материала и выполнять необходимое количество Инв.№ подл. упражнений для закрепления полученных теоретических знаний, что особенно Изм Лист № докум. Подпись Дата БР-02069964-090301-12-18 Лист 11

актуально при изучении математических дисциплин на инженерных специальностях. Еще одним достоинством использования информационных технологий в учебном процессе является возможность объективной оценки знаний при грамотном проектировании теоретического материала, практических задач, направленных на закрепление получаемых знаний, а также итогового тестирования для электронного учебного курса [4]. В современном образовательном процессе электронный курс по дисциплине «Алгебра и геометрия» является в некотором роде самоучителем, так как проектируется с расчетом на самообучение. Именно поэтому особенно тщательно составляется и прорабатывается его структура и содержание. Использование последних достижений в сфере информационных технологий позволяют сделать курс по дисциплине «Алгебра и геометрия» интерактивным и адаптивным, что способствует большей вовлеченности студентов. Достоинством электронного курса является и то, что для обучающегося и Подп. и дата преподавателя не составит труда найти нужную информацию благодаря чёткой структуре курса и удобному меню. Инв. № дубл. 2. Техническое задание Техническое задание на электронный образовательный ресурс является основным документом, определяющим требования и порядок создания ЭОР, в Взам. инв. № соответствии с которым проводится его разработка и приемка при вводе в эксплуатацию. Состав и содержание технического задания: Подп. и дата а) Общие сведения 1) Наименование системы Полное наименование – Электронный образовательный ресурс по курсу Инв.№ подл. «Алгебра и геометрия». Изм Лист № докум. Подпись Дата БР-02069964-090301-12-18 Лист 12

Краткое наименование – ЭОР. 2) Наименование организаций заказчика и разработчика Заказчик: ФГБОУ ВО «Мордовский Государственный университет им. Н. П. Огарева» Адрес: 430005, г. Саранск, ул. Большевистская, 68 Телефон: (8342)233941 Разработчик: Макарова Наталья Владимировна, студент МГУ им. Огарева, ИЭС, ИВТ, 441 гр. б) Назначение и цели создания системы Назначение системы: Электронный образовательный ресурс по курсу «Алгебра и геометрия» должен предоставить возможность работать с лекционным материалом в иллюстративной форме, позволить студентам самостоятельно изучать материал и выполнять знания по данному курсу. Данный электронный ресурс предназначен для использования на Подп. и дата персональных компьютерах, ноутбуках и планшетах. ЭОР создаётся с целью: - формирования необходимых знаний у студентов для успешного обучения студентов по направлению «Информатика и вычислительная Инв. № дубл. техника» результате самостоятельной работы под руководством преподавателя; - организации работы со студентами индивидуального характера; Взам. инв. № - самостоятельного изучения студентами дополнительного материала, не вошедшего в аудиторные занятия; - ликвидации разрыва между знаниями отдельных студентов, выравнивания группы студентов до определенного уровня знания предмета. Подп. и дата Инв.№ подл. в Основные задачи, требующие решения, для достижения данной цели: - разработка курса с интуитивно понятным интерфейсом; Изм Лист № докум. Подпись Дата БР-02069964-090301-12-18 Лист 13

- четкая структуризация учебного материала, организация удобной навигации по курсу; - организация наглядного представления информации с применением интерактивных элементов. в) Область применения Предполагаемыми пользователями разрабатываемого электронного образовательного ресурса можно назвать следующие организации: - образовательное учреждение высшего профессионального учреждение среднего профессионального образования; - образовательное образования. г) Требования к системе в целом Работа с курсом должна быть обеспечена при использовании конечными пользователями персональных компьютеров. Требования к ПК при этом должны быть следующими: Подп. и дата - Adobe Flash Player 10 или более поздняя версия; - Internet Explorer 8, 9, 10, 11 либо FireFox 4.0 или более поздняя версия. Система должна поддерживать следующие режимы функционирования: - основной режим, в котором выполняются все основные функции, а Инв. № дубл. пользователям обеспечивается доступ 24 часа в день, 7 дней в неделю; - профилактический режим, в котором одна или несколько функций не выполняются, проводится техническое обслуживание, модернизация Взам. инв. № аппаратно-программного комплекса, устранение аварийных ситуаций. Профилактические работы не должны занимать более 0.5% от времени работы системы в основном режиме. Подп. и дата Администратор должен обеспечивать контроль функционирования системы на протяжении функционирования ИС. К лицам, эксплуатирующим систему и ЭОР, предъявляются следующие Инв.№ подл. требования: Изм Лист № докум. Подпись Дата БР-02069964-090301-12-18 Лист 14

- конечный пользователь – знание основ работы с персональным компьютером; умение выполнять базовые операции в системе; - администратор ИС – навыки администрирования системы; знание инструментов разработки ЭОР. От персонала, работающего с системой и выполняющего её обслуживание и сопровождение, требуется способность работать в двух режимах: - конечный пользователь – в соответствии с учебным графиком подразделений Заказчика; - администратор системы – в соответствии с рабочим графиком подразделений Заказчика. Приспособляемость системы должна достигаться путём: - своевременного администрирования; - обновления браузера, программного обеспечения и операционной системы до актуальных версий; Подп. и дата - обеспечения соответствия изучаемого материала новым требованиям за счёт модернизации процессов обработки, загрузки и хранения ЭОР в системе. В зависимости от различных условий, нарушающих нормальную работу Инв. № дубл. системы, она должна выполнять требования, приведенные в таблице 1. Таблица 1 — Требования к сохранению работоспособности системы Вероятное условие Взам. инв. № Нарушения в Требование работе электроснабжения системы серверного внешнего Функционирование в оборудования полном объеме. продолжительностью до 15 мин. Подп. и дата Выход из строя одного из жестких дисков Функционирование в полном объеме. Нарушение в работе сетевого оборудования Незавершенные действия Инв.№ подл. должны сохраняться. Изм Лист № докум. Подпись Дата БР-02069964-090301-12-18 Лист 15

Обеспечение уровня надёжности должно осуществляться за счёт: - применения технических средств, СПО и ПО, соответствующих классу решаемых задач; - своевременного выполнения процессов администрирования; - соблюдения правил эксплуатации; - предварительного обучения пользователей и обслуживающего персонала. Время устранения отказа должно быть следующим: - при перерыве и выходе за установленные пределы параметров электропитания – не более 10 минут; - при перерыве и выходе за установленные пределы параметров программного обеспечением – не более 30 минут. При работе системы возможны следующие аварийные ситуации, влияющие на надежность работы системы: - сбой в электроснабжении рабочей станции пользователей; Подп. и дата - ошибки, не выявленные при отладке и испытании программы; - устаревшие версии браузера. К надежности оборудования предъявляются следующие требования: - применение технических средств, соответствующих классу решаемых Инв. № дубл. задач; - система должна иметь возможность восстановления в случаях сбоев. К надежности электроснабжения предъявляются следующие требования: Взам. инв. № - система должны быть укомплектована подсистемой оповещения Администраторов о переходе на автономный режим работы; - система должны быть укомплектована агентами автоматической Подп. и дата остановки операционной системы в случае, если перебой электропитания превышает 30 минут; - должно быть обеспечено бесперебойное питание активного сетевого Инв.№ подл. оборудования; Изм Лист № докум. Подпись Дата БР-02069964-090301-12-18 Лист 16

- своевременное выполнение процедур резервного копирования данных. В части процедур ввода-вывода данных – данные о прохождении тестовых заданий должны выводиться в понятной форме. В части внешнего оформления – интерфейсы по подразделам должен быть типизированы. д) Требования к функциям, выполняемым системой Перечень функций, задач, подлежащих автоматизации приведен в таблице 2. Таблица 2 — Перечень функций, задач, подлежащих автоматизации Функция Решаемые задачи Работа со статическими учебными а) Создание аксиомы объектами в) Создание определения г) Создание примера д) Создание метода Подп. и дата е) Создание заметки ж) Создание доказательства з) Создание утверждения Работа динамическими учебными а) Создание упражнений различной Инв. № дубл. объектами конфигурации и содержания б) Вывод понятного формата вопроса. в) Отображение правильно Взам. инв. № выбранных и неправильно выбранных вариантов д) Возможность очистить, введенный Подп. и дата ранее ответ. Работа со структурными учебными а) Создание курса объектами б) Упрощение верстки и наполнения Инв.№ подл. курса контентом Изм Лист № докум. Подпись Дата БР-02069964-090301-12-18 Лист 17

Временной регламент реализации каждой функции, задачи приведен в таблице 3. Таблица 3 — Временной регламент реализации каждой функции Решаемая задача Создание Требования к временному регламенту интуитивно Весь период функционирования системы, при понятного интерфейса Обеспечение возникновении необходимости удобной То же навигации Просмотр «» интересующей темы Обеспечение «» читабельности текста Организация работы с «» Подп. и дата закладками Выполнение «» упражнения Инв. № дубл. «» правильно данных и Взам. инв. № Отображение Возможность возврата «» неправильно данных вариантов ответа к нужному упражнению Подп. и дата Возможность очистить, «» данный ранее ответ Инв.№ подл. Требования к качеству реализации функций, задач приведен в таблице 4. Изм Лист № докум. Подпись Дата БР-02069964-090301-12-18 Лист 18

Таблица 4 — Требования к качеству реализации функций Решаемая задача Форма представления Характеристики точности и выходной времени выполнения информации Создание Web-страница интуитивно используемого понятного браузера При каждом запуске интерфейса Обеспечение То же То же «» В течение 1 секунды после удобной навигации Просмотр интересующей темы Обеспечение выбора нужного пункта меню «» Определяется регламентом читабельности текста эксплуатации Организация работы «» При каждом запуске Подп. и дата с закладками Вывод понятного «» формата вопроса Инв. № дубл. Взам. инв. № Возможность выполнения «» и После окончания выполнения упражнения неправильно данных ответов «» перехода к нужному При запросе перехода на необходимый вопрос упражнению Возможность Подп. и дата Инв.№ подл. время упражнения Отображение правильно Во очистить, «» данных При запросе на очистку данного ранее ответа ранее ответа Изм Лист № докум. Подпись Дата БР-02069964-090301-12-18 Лист 19

Перечень критериев отказа для каждой функции приведен в таблице 5. Таблица 5 – Перечень критериев отказа для каждой функции Функция Критерии отказа Время Коэффициент восстановления готовности Создание интуитивно Не удалось загрузить 1 с понятного 0.85 страницу интерфейса Обеспечение удобной Не удалось загрузить 1 с навигации страницу Просмотр Тема не выбрана/Не 1 с интересующей темы удалось загрузить Обеспечение Некорректное 0.75 0.75 1с 0.85 Организация работы Не удалось загрузить 1 с 0.85 читабельности текста форматирование Инв. № дубл. Подп. и дата текста с закладками страницу Выполнение Упражнение упражнения загрузилось Вывод не 1 с 0.85 1с 0.75 Не удалось выполнить 1 с 0.75 понятного Ошибка формата формата вопроса Взам. инв. № Отображение правильно и оценку неправильно данных Инв.№ подл. Подп. и дата вариантов ответа Изм Лист № докум. Подпись Дата БР-02069964-090301-12-18 Лист 20

Окончание таблицы 5 Возможность Не удалось загрузить 1 с перехода к нужному страницу Возможность Упражнение очистить 1с 0.75 0.75 данный завершено ранее ответ е) Требования к функциональным характеристикам Электронный образовательный ресурс должен строиться из нескольких связанных между собой фрагментов, обладающих определенными функциями и визуально представленных отдельными модулями. В ЭОР «Алгебра и геометрия» будут следующие компоненты: - Аксиомы. Блоки, содержащие теоретическую информацию – аксиомы. Студент имеет доступ к аксиомам по темам в содержании курса - Определения. Блоки, содержащие теоретическую информацию – Подп. и дата определения. Студент имеет доступ к определениям по темам в содержании курса - Примеры. Блоки, содержащие поясняющую информацию и примеры. Студент имеет доступ к примерам по темам в содержании курса Инв. № дубл. - Теоремы. Блоки, содержащие теоретическую информацию – теоремы. Студент имеет доступ к теоремам по темам в содержании курса - Упражнения. Представляет собой набор задач для отработки Взам. инв. № получаемых теоретических знаний. Студент имеет доступ к упражнениям по темам в содержании курса. Для корректного функционирования электронного курса к аппаратному Подп. и дата обеспечению предъявляются следующие требования: - процессор Intel® Pentium® 4 или Intel Core™ Duo (или совместимый процессор) с частотой не менее 1 ГГц; Инв.№ подл. - 2 Гб оперативной памяти; Изм Лист № докум. Подпись Дата БР-02069964-090301-12-18 Лист 21

- монитор с разрешением 1368x768 и более; - манипулятор типа мышь; - широкополосное Интернет-соединение. Интерфейс программного средства должен быть дружественным и интуитивно понятным. ж) Состав и содержание работ по созданию системы Состав работ состоит из четырех основных этапов: - планирование и анализ требований; - проектирование системы; - реализация электронного мультимедийного учебника; - оформление документации. На первом этапе производится изучение документации, обзор средств разработки электронных образовательных ресурсов, рассмотрение функциональности существующих программных средств. Данный этап включает в себя работы по рассмотрению условий, при Подп. и дата которых будет использован ЭОР для автоматизации процесса обучения, а также описание выполняемых им функций, обзор возможных ограничений при разработке. На втором этапе работ по созданию системы выполняется моделирование Инв. № дубл. функциональных требований к проектируемому ЭОР. По завершению работ 2 этапа осуществляется выбор программного средства для решения поставленных задач, проводится описание структуры Взам. инв. № ЭОР. На 3 этапе производится непосредственная реализация ЭОР. Также выполняется проверка на корректную работу и отображение всех разделов Подп. и дата учебника. 4 этап включает в себя оформление пояснительной записки к выпускной квалификационной работе. Инв.№ подл. и) Источники разработки Изм Лист № докум. Подпись Дата БР-02069964-090301-12-18 Лист 22

Настоящее Техническое Задание разработано на основе следующих документов и информационных материалов: - Приказ Министерства образования и науки Российской Федерации от 23 августа 2017 г. № 816 «Об утверждении Порядка применения организациями, осуществляющими образовательную деятельность, электронного обучения, дистанционных образовательных технологий при реализации образовательных программ» [16]. - Положение о применении электронного обучения, дистанционных образовательных технология в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «МОРДОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВРСИТЕТ им. Н. П. ОГАРЁВА» [15]; - Положение об организации разработки электронных образовательных ресурсов в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «МОРДОВСКИЙ Инв. № дубл. Подп. и дата ГОСУДАРВСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ им. Н. П. ОГАРЁВА» [16]. 3. Проектирование разрабатываемого курса 3.1 Объектно-ориентированное CASE-средство Rational Rose Взам. инв. № Rational Rose представляет собой средство визуального моделирования, разработанное фирмой предназначен для информационных Rational Software автоматизации систем, Corporation. этапов генерации кода анализа, на Rose проектирования различных программирования и выпуска проектной документации. Подп. и дата Rational языках Данное CASE- средство основано на синтез-методологии объектно-ориентированного анализа и проектирования, базирующейся на работах таких выдающихся специалистов Инв.№ подл. данной области как: Буч, Рамбо и Джекобсон. Ими была разработана Изм Лист № докум. Подпись Дата БР-02069964-090301-12-18 Лист 23

универсальная нотация для моделирования объектов UML (Unified Modeling Language) [2]. Стоит отметить, что сегодня она претендует на роль стандарта объектно-ориентированного анализа и проектирования. Работа Rational Rose заключается в построении различных диаграмм и спецификаций, которые определяют статические и динамические аспекты модели, её логическую и физическую структуры. Rational Rose даёт возможность понять, уточнить и визуально представить требования к системе перед началом её разработки. Данное средство визуального моделирования позволяет контролировать разработку программного обеспечения за счёт способности представлять пользовательский интерфейс отдельно от бизнес-логики. Это исключает необходимость ненужной работы по редактированию. Архитектурная модель может быть ассоциирована как с моделями бизнес-процессов, так и с системными требованиями. Rational Rose обеспечивает обратное проектирование на основе анализа существующих библиотек и компонентов, и создания моделей и их Подп. и дата тестирования. Это снижает риски, увеличивает эффективность и легкость разработки, предсказуемость, позволяет сэкономить средства и время. Инв. № дубл. 3.2 Диаграмма вариантов использования 3.2.1 Поиск акторов и вариантов использования Взам. инв. № В результате анализа предметной области были выявлены акторы, Инв.№ подл. Подп. и дата описание которых приведено в таблице 6 Изм Лист № докум. Подпись Дата БР-02069964-090301-12-18 Лист 24

Таблица 6 – Описание акторов системы Актор Краткое описание Администратор Создание новых пользователей и назначение ролей, редактирование и удаление пользователей, просмотр статистики о сервере. Преподаватель Составление учебного материала для электронного курса, создание учебных объектов различных типов, сбор статистики по результатам тестирования, использование курса в учебном процессе. Студент Использование электронного курса в обучении: просмотр теоретического материала, выполнение упражнений, прохождение тестирования. Анализ предметной области позволил выделить варианты использования. Подп. и дата Их перечень приведен в таблице 7. Таблица 7 – Реестр вариантов использования Код Основной Наименование Формулировка актор Инв. № дубл. А1 Администратор Создание нового Администратор имеет возможность пользователя Взам. инв. № пользователю системы А2 Администратор Удаление пользователя А3 Администратор Просмотр полной Подп. и дата Инв.№ подл. создавать и назначать роли новому Администратор может удалять пользователя из системы Администратору доступен просмотр полной информации о пользователе информации о (роль, ФИО, группа) пользователе Изм Лист № докум. Подпись Дата БР-02069964-090301-12-18 Лист 25

Продолжение таблицы 7. А4 Администратор Редактирование информации пользователе А5 А6 Администратор Управление Администратор может редактировать о информацию о существующих в системе пользователях Администратору доступно структурными редактирование, объектами переименование структурных. Администратор Просмотр статистики копирование Администратору и доступна о статистика о сервере. сервере А7 Администратор Создание группы Администратор может создавать группу, задавать ее идентификатор, участников и преподавателя для конкретной группы. T1 Преподаватель Создание Этот вариант использования Подп. и дата учебного объекта позволяет преподавателю создавать статические, и структурные учебные объекты. T2 Преподаватель Редактирование Этот вариант использования Инв. № дубл. учебного объекта позволяет преподавателю вносить изменения в уже существующие Взам. инв. № учебные объекты. T3 Преподаватель Удаление Преподаватель имеет возможность учебного объекта удалить учебный объект. Т4 Преподаватель Просмотр Преподаватель может просматривать учебного объекта существующие учебные объекты Подп. и дата Инв.№ подл. динамические Т5 Изм Лист Преподаватель № докум. Подпись Управление Преподаватель может редактировать структурными содержимое объектами структурного объекта. Дата существующего БР-02069964-090301-12-18 Лист 26

Окончание таблицы 7. Т6 Преподаватель Просмотр статистики Преподавателю доступна статистика по прохождения курса. курсу Т7 Преподаватель Формирование Преподаватель может генерировать отчетов отчеты по результатам выполнения упражнений. C1 Студент Просмотр Этот вариант использования теоретического позволяет студенту ознакомиться с материала предлагаемым теоретическим материалом. C2 Студент Выполнение Этот вариант использования упражнений позволяет студенту отрабатывать полученные знания на практике посредством выполнения Подп. и дата упражнений. C3 Студент Прохождение Этот вариант использования тестирования позволяет студенту проходить Инв. № дубл. тестирования, 3.2.2 Конкретизация вариантов использования Взам. инв. № А1. Создание нового пользователя Основное действующее лицо: Администратор Другие участники прецедента: отсутствуют. Подп. и дата Связи с другими вариантами использования: отсутствует Краткое описание. Данный вариант использования позволяет администратору Инв.№ подл. регистрировать нового пользователя в системе. Для этого задается логин и Изм Лист № докум. Подпись Дата БР-02069964-090301-12-18 Лист 27

пароль пользователя, ФИО пользователя. Кроме того, администратор назначает роль новому пользователю. А2. Удаление пользователя Основное действующее лицо: Администратор Другие участники прецедента: отсутствуют. Связи с другими вариантами использования: отсутствуют. Краткое описание. Данный вариант использования позволяет администратору удалять из системы существующих пользователей. А3. Просмотр полной информации о пользователе Основное действующее лицо: Администратор Другие участники прецедента: отсутствуют. Связи с другими вариантами использования: отсутствуют. Краткое описание. Данный вариант использования позволяет администратору выбрать Подп. и дата пользователя и запросить просмотр полной информации о нем. А4. Редактирование информации о пользователе Основное действующее лицо: Администратор Другие участники прецедента: отсутствуют. Инв. № дубл. Связи с другими вариантами использования: отсутствует Краткое описание. Данный вариант использования позволяет администратору редактировать Взам. инв. № информацию о конкретном пользователе из списка. А5. Управление структурными объектами Основное действующее лицо: Администратор Инв.№ подл. Подп. и дата Другие участники прецедента: отсутствуют. Связи с другими вариантами использования: отсутствует Краткое описание. Изм Лист № докум. Подпись Дата БР-02069964-090301-12-18 Лист 28

Данный вариант использования позволяет администратору редактировать, переименовывать и копировать существующие структурные объекты. А6. Просмотр статистики на сервере Основное действующее лицо: Администратор Другие участники прецедента: отсутствуют. Связи с другими вариантами использования: отсутствует Краткое описание. Данный вариант использования позволяет администратору просматривать данные на сервере (количество пользователей, кэш). А7. Создание группы Основное действующее лицо: Администратор Другие участники прецедента: отсутствуют. Связи с другими вариантами использования: отсутствует Краткое описание. Подп. и дата Данный вариант использования позволяет администратору создавать группы в системе, задавать идентификаторы групп, добавлять студентов в группу, назначать преподавателя группе. Т1. Создание учебного объекта Инв. № дубл. Основное действующее лицо: Преподаватель Другие участники прецедента: отсутствуют. Связи с другими вариантами использования: включает в себя прецеденты Взам. инв. № «Создание статического учебного объекта», «Создание динамического учебного объекта», «Создание структурного учебного объекта» Краткое описание. Подп. и дата Данный вариант использования позволяет преподавателю создавать различные учебные взаимодействие с объекты: обучающимся; статические – динамические не – предполагающие рассчитанные на Инв.№ подл. взаимодействие с обучающимся; структурные. Изм Лист № докум. Подпись Дата БР-02069964-090301-12-18 Лист 29

Т2. Редактирование учебного объекта Основное действующее лицо: Преподаватель Другие участники прецедента: отсутствуют. Связи с другими вариантами использования: отсутствуют. Краткое описание. Данный вариант использования позволяет преподавателю внести изменения в ранее созданные учебные объекты. Преподаватель может изменить содержимое статических, динамических и структурных учебных объектов, изменить критерии оценивания в динамических и структурных учебных объектах. Т3. Удаление учебного объекта Основное действующее лицо: Преподаватель Другие участники прецедента: отсутствуют. Связи с другими вариантами использования: отсутствуют. Краткое описание. Подп. и дата Данный вариант использования позволяет преподавателю удалить ранее созданный статический, динамический или структурный объект. Т4. Просмотр учебного объекта Основное действующее лицо: Преподаватель Инв. № дубл. Другие участники прецедента: отсутствуют. Связи с другими вариантами использования: отсутствуют. Краткое описание. Взам. инв. № Данный вариант использования позволяет преподавателю просматривать ранее созданные учебные объекты для проверки корректности отображения созданных учебных объектов. Подп. и дата Т5. Управление структурными учебными объектами Основное действующее лицо: Преподаватель Другие участники прецедента: отсутствуют. Инв.№ подл. Связи с другими вариантами использования: отсутствуют. Изм Лист № докум. Подпись Дата БР-02069964-090301-12-18 Лист 30

Краткое описание. Данный вариант использования позволяет преподавателю управлять ранее созданными структурными учебными объектами – опубликовать их или переопубликовать Т6. Просмотр статистики по курсу Основное действующее лицо: Преподаватель Другие участники прецедента: отсутствуют. Связи с другими вариантами использования: отсутствуют. Краткое описание. Данный вариант использования позволяет преподавателю просматривать статистику об успеваемости студентов при прохождении курса. Т7. Формирование отчетов Основное действующее лицо: Преподаватель Другие участники прецедента: отсутствуют. Связи с другими вариантами использования: отсутствуют. Подп. и дата Краткое описание. Данный вариант использования позволяет преподавателю формировать отчеты по выполнению упражнений за определенный промежуток времени для определенной группы студентов. Инв. № дубл. С1. Просмотр теоретического материала Основное действующее лицо: Студент. Другие участники прецедента: отсутствуют Взам. инв. № Связи с другими вариантами использования: отсутствуют. Краткое описание. Студент, авторизовавшись в системе, имеет возможность просматривать Подп. и дата теоретический материал в рамках изучаемого курса. С2. Выполнение упражнения Основное действующее лицо: Студент. Инв.№ подл. Другие участники прецедента: отсутствуют Изм Лист № докум. Подпись Дата БР-02069964-090301-12-18 Лист 31

Связи с другими вариантами использования: отсутствуют. Краткое описание. Студент имеет возможность выполнять упражнения, нацеленные на проверку знаний и отработку навыков, получаемых в ходе изучения курса. С3. Прохождение тестирования Основное действующее лицо: Студент. Другие участники прецедента: отсутствуют Связи с другими вариантами использования: отсутствуют Краткое описание. Студент выполняет ряд упражнений, включенных в тест, с целью проверки своих знаний, полученных в ходе изучения курса. 3.2.3 Построение диаграммы вариантов использования Анализ вариантов использования выявил нижеприведённые Подп. и дата взаимосвязи. Вариант использования «Создание учебного объекта» использует логику 3 прецедентов: «Создание статического учебного объекта», «Создание динамического учебного объекта» и «Создание структурного учебного Инв. № дубл. объекта». Указанные прецеденты были связаны отношением включения как Инв.№ подл. Подп. и дата Взам. инв. № показано на рисунке 1. Изм Лист № докум. Подпись Дата БР-02069964-090301-12-18 Лист 32

Рисунок 1 – Вариант использования «Создание учебного объекта» Вариант использования «Создание статического объекта» в свою очередь включает в себя прецеденты «Создание аксиомы», «Создание определения», «Создание примера», «Создание метода», «Создание заметки», «Создание Подп. и дата доказательства», «Создание утверждения». Вариант использования «Создание динамического объекта» включает в себя прецеденты «Создание упражнения», «Создание упражнения из шаблона», «Создание quick-упражнения». Вариант использования «Создание структурного объекта» включает в себя прецеденты Инв. № дубл. «Создание содержания курса/теста/экзамена», «Создание экзамена/теста», «Создание коллекции». Данные взаимосвязи отмечены отношением включения Инв.№ подл. Подп. и дата Взам. инв. № и изображены на рисунке 2. Изм Лист № докум. Подпись Дата БР-02069964-090301-12-18 Лист 33

Создание метода Создание примера Создание заметки <<include>> Создание доказательства <<include>> <<include>> Создание определения <<include>> <<include>> <<include>> <<include>> Создание аксиомы Создание утверждения Создание статического объекта <<include>> Создание упражнения из шаблона Создание упражнения <<include>> <<include>> <<include>> Создание учебного объекта Создание динамического объекта <<include>> <<include>> Создание Quick упражнения Преподаватель <<include>> Создание структурного объекта <<include>> Подп. и дата Создание содержания курса/теста/экзамена <<include>> Создание коллекции Создание экзамена/теста Рисунок 2 – Вариант использования «Создание учебного объекта» Инв. № дубл. Результирующая диаграмма вариантов использования представлена на Инв.№ подл. Подп. и дата Взам. инв. № рисунке 3 и в Приложении А. Изм Лист № докум. Подпись Дата БР-02069964-090301-12-18 Лист 34

Инв.№ подл. Рисунок 3 – Диаграмма вариантов использования Изм Лист № докум. Подпись Дата БР-02069964-090301-12-18 Лист 35 Удаление пользователя Редактирование информации о пользователе Инв. № дубл. Выполнение упражнения Студент Прохождение тестирования Удаление учебного объекта Просмотр учебного объекта <<include>> Создание содержания курса/теста/экзамена <<include>> Создание коллекции Создание экзамена/теста <<include>> <<include>> Создание Quick упражнения <<include>> Создание упражнения из шаблона <<include>> Создание динамического объекта <<include>> Создание упражнения Создание структурного объекта <<include>> Создание учебного объекта Преподаватель Редактирование учебного объекта Управление структурными объектами Просмотр статистки о сервере Администратор <<include>> Создание утверждения <<include>> Создание статического объекта Формирование отчетов Создание аксиомы <<include>> <<include>> Создание метода Создание примера Создание заметки <<include>> Создание доказательства <<include>> <<include>> Создание определения <<include>> Подп. и дата Просмотр статистики по курсу Создание группы Просмотр полной информации о пользователе Взам. инв. № Создание нового пользователя Подп. и дата

3.3 Построение диаграммы последовательности для прецедента «Создание упражнения» Диаграмма последовательности (Sequence diagram) — диаграмма, на которой для некоторого набора объектов на единой временной оси показан жизненный цикл какого-либо определённого объекта и взаимодействие акторов системы в рамках определённого прецедента. Данный вид диаграммы позволяет сфокусировать внимание на установлении фактической последовательности событий. На рисунке 4 представлена диаграмма последовательности для Инв.№ подл. Подп. и дата Взам. инв. № Инв. № дубл. Подп. и дата прецедента «Создание упражнения». Изм Лист № докум. Подпись Дата БР-02069964-090301-12-18 Лист 36

Учебный объект : Преподав атель Вход в рабочее пространств а Ав торинга 2. Отображение списка объектов 3. Выбор типа у чебного объекта (у пражнение) 4. Запу ск редактора для создания у пражнения 5. Постанов ка задачи 6. Открытие математического редактора 7. Наполнение содержания у пражнения 8. Сохранение содержания у пражнения 9. Вв од в озможных отв етов 10. Создание блока "Обратная св язь" 11. Открытие текстов ого редактора Подп. и дата 12. Вв од сообщения для обратной св язи 13. Д обав ление перехода 14. Открытие редактора настройки переходов Инв. № дубл. 15. Задание св ойств перехода 16. Задание диагностики перехода 17. Задание у слов ия перехода Взам. инв. № 18. Сохранение у пражнения Подп. и дата 19. Сообщение об у спешном сохранении объекта Рисунок 4 – Диаграмма последовательности для прецедента «Создание Инв.№ подл. упражнения» Изм Лист № докум. Подпись Дата БР-02069964-090301-12-18 Лист 37

4. Создание электронного курса «Алгебра и геометрия» 4.1 Требования к электронным образовательным ресурсам Согласно положения об организации разработки электронных образовательных ресурсов в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего образования «Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва», электронные образовательные ресурсы, создаваемые в Университете, должны соответствовать действующему федеральному государственному образовательному стандарту (ФГОС) [13]. Создаваемые электронные образовательные ресурсы (ЭОР) должны иметь удобный интерфейс и возможность навигации по структуре электронного образовательного ресурса [8]. Под навигацией понимается возможность быстрого перехода от одного раздела к другому, получение необходимой информации, просмотр иллюстративного материала. Обязательными Подп. и дата характеристиками ЭОР являются интерактивность и самодостаточность [10]. Электронный учебный курс (ЭУК) – это информационная система комплексного назначения, обеспечивающая реализацию дидактических Инв. № дубл. возможностей средств информационно-коммуникационных технологий в процессе обучения. Структура электронного учебного курса формируется в полном Взам. инв. № соответствии с содержанием электронного учебно-методического комплекса (ЭУМК) по учебной дисциплине и включает весь необходимый теоретический материал для самостоятельного обучения, задания и тестовые материалы для Подп. и дата контроля полученных знаний [12]. Как и в традиционном обучении, современные электронные образовательные ресурсы базируются на следующих принципах: - Последовательность изложения – логика содержания курса должна Инв.№ подл. предполагать возможность самостоятельного обучения студента; интерфейс Изм Лист № докум. Подпись Дата БР-02069964-090301-12-18 Лист 38

должен быть организован таким образом, чтобы обучающийся мог с легкостью инициировать обращение к уже пройденной теоретической информации или к следующему далее материалу. Практическая ориентированность – по всем разделам курса должны - быть представлены в достаточном количестве примеры и задачи, которые позволяют обучающемуся отрабатывать полученные знания на практике. Модульность изложения – материал курса разбит на учебные - модули (темы), что позволяет ориентироваться в теоретической части изучаемой дисциплины. Обзор средств создания электронных обучающих курсов 4.2 Повышение темпа развития дистанционного образования и достижения в области информационных технологий влекут за собой возрастание актуальности использования интеллектуальных обучающих систем в процессе Подп. и дата обучения студентов. Функционирование интеллектуальных обучающих систем основано на изучении темы учебного материала, контроля усвоения знаний по этому материалу, фиксации ответов обучаемого, диагностике ошибок, выдаче рекомендаций по изучению недостаточно освоенного материала. Инв. № дубл. В настоящее время существует большое количество интеллектуальных систем, предоставляющие широкие возможности для создания электронных курсов по различным дисциплинам. Целью таких систем, помимо Взам. инв. № предоставления информации, является диагностика знаний обучающегося и предоставление возможности исправления им ошибок. Интеллектуальные обучающие системы осуществляют автоматический Подп. и дата подбор рациональной стратегии обучения для каждого студента, что обеспечивает более высокое качество освоения материала. Использование ИОС в учебном процессе предоставляет следующие Инв.№ подл. возможности: Изм Лист № докум. Подпись Дата БР-02069964-090301-12-18 Лист 39

- сочетание высокой эффективности и гибкости учебного процесса; - широкое использование информационных ресурсов; - существенное расширение возможностей традиционных форм обучения; - возможность построения новых эффективных форм обучения. Рассмотрим несколько существующих платформ для разработки и использования курсов и их особенности. 1. Среда WebCT предоставляет преподавателю возможность разработки сетевых курсов, содержит большие встроенные библиотеки мультимедийных файлов, средства, позволяющие обучающимся проходить тестирования. 2. Система eLearning Server позволяет преподавателю опубликовать учебный материал, зарегистрировать учебный курс, вести статистику обучения, автоматически выставлять оценки. В системе используются различные средства общения: форумы, графические чаты, виртуальные классы, тренинги, видеотрансляции, возможность организации обучения через почтовую Подп. и дата программу. 3. Система Distance Learning Studio помогает преподавателю создать учебный курс и вести дистанционное обучение. Для этого система разбита на две части — Конструктор мультимедийных дистанционных курсов и Учебный Инв. № дубл. Центр. Конструктор мультимедийных дистанционных курсов — программа, которая помогает создать учебный курс с использованием мультимедийных технологий. Учебный Центр — сервер, выполняющий функции сопровождения Взам. инв. № учебных курсов, поддержки регистрации учащихся, расписания обучения, удаленного тестирования, электронной зачетки и ведомости успеваемости 4. Система Math-Bridge - система, ориентированная на математические и Подп. и дата инженерные курсы. В связи с этим ее отличительной особенностью является широкая палитра возможностей математического редактора системы, в котором учтены и реализованы все необходимые операции так необходимые Инв.№ подл. для студентов технических направлений. Изм Лист № докум. Подпись Дата БР-02069964-090301-12-18 Лист 40

Все интеллектуальные обучающие системы и среды отличаются друг от друга методикой представлений знаний о предметной области, об обучаемом и о процессе обучения и содержат, как правило, классический подход в обучении – формирование лекционного материала и тестовых заданий. В отличие от такого подхода система Math-Bridge имеет свой собственный интеллектуальный математический редактор, набор элементов необходимых для успешного освоения курса математики: аксиома, определение, теорема, упражнение и другие, что позволяет использовать преимущества этой системы при формировании курса «Алгебра и геометрия» 4.3 Особенности интеллектуальной обучающей системы Math- Bridge Система Math-Bridge является узкоспециализированной интеллектуальной средой разработки обучающих курсов для математических и Подп. и дата инженерных дисциплин, созданной Немецким исследовательским центром по искусственному интеллекту (Deutsches Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz-DFKI). В системе, в отличие от предыдущих аналогов, различается три типа Инв. № дубл. объектов – динамические, статические и структурные. Такой подход позволяет авторам курсов создавать адаптивный и гибкий контент в системе. Интеллектуальный редактор учебных объектов позволяет создавать Взам. инв. № объекты различной конфигурации в зависимости от их целей и назначения. Таким образом при правильном проектировании материалов курсов система предоставляет возможность исправления ошибок обучающегося и Подп. и дата выстраивание индивидуальной траектории обучения. Используя полноценный инструменты системы математический курс Math-Bridge возможно с интеллектуальной создать системой Инв.№ подл. взаимодействия с обучаемым. Обладая высокой степенью интерактивности, Изм Лист № докум. Подпись Дата БР-02069964-090301-12-18 Лист 41

разработанные курсы способны адаптироваться к потребностям и особенностям каждого обучаемого, увеличивая эффективность и глубину усвоения учебного материала. 4.4 Подготовка к работе в Интеллектуальной системе Math-Bridge Для того, чтобы приступить к созданию учебных объектов в системе Math-Bridge, необходимо войти в рабочее пространство Авторинга. Именно здесь находятся инструменты, позволяющие создавать объекты обучения, управлять ими, а также публиковать объекты, делая тем самым их доступными для студентов. При входе в систему Math-Bridge в рабочем пространстве Авторинга содержатся все функциональные возможности системы, которые необходимы для создания, управления или опубликования объектов обучения. Объекты обучения, которые создаются пользователем или импортируются в общее Подп. и дата рабочее пространство, изначально доступны в изолированной программной Инв.№ подл. Подп. и дата Взам. инв. № Инв. № дубл. среде его рабочего пространства (рисунок 1). Рисунок 1 – Вход в систему Math-Bridge. Изм Лист № докум. Подпись Дата БР-02069964-090301-12-18 Лист 42

Список объектов упорядочивается по типам объектов и отображается на левой вкладке авторинга (рисунок 2). Рисунок 2 – Список объектов в пространстве Авторинга. Подп. и дата При выборе объекта обучения из представленного списка в окне содержимого (рисунок 3) доступен его предварительный просмотр, а также Инв.№ подл. Подп. и дата Взам. инв. № Инв. № дубл. список доступных действий. Рисунок 3 – Предварительный просмотр объекта обучения Изм Лист № докум. Подпись Дата БР-02069964-090301-12-18 Лист 43

Для ранее созданных объектов доступны следующие действия: - Удалить - Редактировать - Опубликовать Кроме этого, имеется функция «Создать», при выборе которой открывается выпадающее меню, где необходимо указать тип объекта обучения и создать новый элемент данного типа. Новый объект будет открыт в соответствующем редакторе объектов. Существующие коллекции опубликованного контента можно в разделе Подп. и дата «Все содержание» (Рисунок 4). Инв. № дубл. Рисунок 4 – Просмотр существующих коллекций После этого в соответствующей панели содержимое персональной Взам. инв. № программной среды рабочего пространства заменяется на список существующих коллекций, структурированный аналогичным способом. Для того, чтобы опубликовать учебный объект и сделать его тем самым доступным в определенной коллекции, необходимо после создания сохранить Инв.№ подл. Подп. и дата его и вернуться в рабочую область. После его опубликования учебный объект будет отображаться в коллекции, присвоенной ему в редакторе объектов. Изм Лист № докум. Подпись Дата БР-02069964-090301-12-18 Лист 44

Создание статических учебных объектов 4.5 Статическими считаются те объекты обучения, которые не предполагают интерактивного взаимодействия системы с обучающимся (Определение, теорема, аксиома и др..). Для того, чтобы создать такой объект, необходимо воспользоваться статическим редактором контента Math-Bridge. При добавлении контента имеется возможность осуществлять операции над объектами, а также операции с текстом. К операциям над объектами относятся добавление формул и изображений. Операции с текстом позволяют форматировать текст так же, как в привычных текстовых редакторах – сделать его жирным, наклонным или подчеркнутым, установить выравнивание текста слева, по центру или справа. Чтобы применить эти операции к тексту, необходимо выбрать фрагмент, а затем нажать на одну из кнопок управления текстовыми операциями. Для отмены форматирования необходимо повторить предыдущие действия. Подп. и дата Формулы и изображения в системе Math-Bridge являются сложными текстовыми объектами. Взаимодействие с ними происходит при помощи Взам. инв. № Инв. № дубл. контекстного меню объектов (рисунок 5). Подп. и дата Рисунок 5 – Меню редактирования сложных текстовых объектов. Пункт меню «Переместить» позволяет с легкостью изменить местоположение выбранного объекта, при котором объект будет отображаться Инв.№ подл. полупрозрачно (рисунок 6). Вместе с тем рядом с курсором появится символ Изм Лист № докум. Подпись Дата БР-02069964-090301-12-18 Лист 45

«плюс», который означает, что объект содержится в буфере. Закончить перемещение объекта возможно с помощью активации необходимого места в тексте. Аналогичным способом работает опция «Копировать», но в отличие от предыдущего пункта, объект при этом дублируется. Чтобы удалить объект, необходимо выбрать соответствующий пункт контекстного меню. Рисунок 6 – Отображение объекта при его перемещении или Подп. и дата копировании Рассмотрим более подробно такой форматируемый объект как формулы. Создание новой формулы начинается с выбора соответствующего пункта панели инструментов. После этого открывается специальный редактор формул, Инв.№ подл. Подп. и дата Взам. инв. № Инв. № дубл. представленный на рисунке 7. Рисунок 7 – Редактор формул Изм Лист № докум. Подпись Дата БР-02069964-090301-12-18 Лист 46

Возможности редактора очень широки: предусмотрена вставка специальных символов (букв греческого алфавита, знаков принадлежности множеству и др.), кроме того существуют шаблоны, которые позволяют с легкостью составлять такие элементы как обыкновенные дроби, матрицы, системы уравнений и другие. При сохранении формулы доступны два варианта: сохранить как формулу или как картинку. В первом случае возможно дальнейшее редактирование формулы средствами редактора, однако сокращается палитра возможностей и специальных символов редактора. После сохранения в качестве картинки, формула принимает свой окончательный вид и не может быть открыта или изменена в дальнейшем редактором. Показываться такая формула-изображение будет в зеленой рамке (рисунок 8). Данный режим позволяет использовать Инв. № дубл. Подп. и дата большее количество специальных символов. Взам. инв. № Рисунок 8 – Сохранение формулы Большим преимуществом редактора учебного объекта системы MathBridge является возможность импорта формулы, которая не использует Инв.№ подл. Подп. и дата дополнительные пакеты, из LaTeX-кода. Для этого предусмотрена специальная кнопка, изображенная на рисунке 9. Изм Лист № докум. Подпись Дата БР-02069964-090301-12-18 Лист 47

Рисунок 9 – Импорт формулы из LaTeX-кода При нажатии на эту кнопку открывается всплывающее диалоговое окно, позволяющее редактировать экспортирования коды генерируется LaTeX. После изображение, редактирования которое и содержит соответствующую формулу. 4.6 Создание динамических учебных объектов Динамические объекты обучения позволяют создавать элементы для взаимодействия с обучающимся. Для реализации адаптивного подхода к Подп. и дата взаимодействию между системой и студентом необходимо создать несколько интерактивных объектов обучения в зависимости от поставленной задачи. Например, студенту в рамках курса «Алгебра и геометрия» необходимо освоить Инв. № дубл. тему «Вычисление определителя матрицы». Упражнение, позволяющее отработать данный навык, должно содержать как минимум три динамических объекта обучения: в первом будет содержаться описание задачи, второй объект Взам. инв. № будет отображать реакцию системы при правильном ответе, третий – сообщит студенту о том, что его решение было неверным. Соединяя между собой эти объекты, возможно сделать содержимое упражнения динамическим и Инв.№ подл. Подп. и дата адаптивным. В результате получается ориентированный граф, отображающий структуру полученного упражнения. На основании вышесказанного, процесс создания динамических учебных объектов можно рассматривать как создание множества Изм Лист № докум. статических Подпись Дата объектов с определенным содержанием, БР-02069964-090301-12-18 Лист 48

представленных в определенном порядке, который определяется путем соединения компонентов друг с другом. Этапы и порядок объединения статических объектов называются макроструктурой упражнения. Фактическое содержание шага называется микроструктурой объекта Для обработки ответа студента необходимо добавить интерактивные элементы, которые будут обеспечивать обратную связь. Рассмотрим более подробно возможности редактора динамического Взам. инв. № Инв. № дубл. Подп. и дата контента. Его внешний вид представлен на рисунке 10. Инв.№ подл. Подп. и дата Рисунок 10 – Редактор динамического контента Для формирования структуры упражнения используем следующие инструменты: Изм Лист № докум. Подпись Дата БР-02069964-090301-12-18 Лист 49

Выбор – выбор шага или перехода для просмотра и/или редактирования Добавить шаг – добавление нового шага к макроструктуре Добавить переход – добавление нового перехода к макроструктуре. Удалить – удаление шага или перехода. Вводный текст – добавление приглашения или описательного текста для показа в окне предпросмотра. Шаблоны – список доступных шаблонов для динамического контента Параметры упражнения – задание параметров генерации упражнения, которые позволяют использовать не фиксированные значения, а некоторые заранее заданные значения переменных. С помощью данного редактора могут создаваться упражнения различной сложности, предполагающее одно или более взаимодействие с обучающимся. Подп. и дата Новые шаги создаются путем выбора инструмента «Добавить шаг». При этом открывается диалоговое окно, в котором необходимо ввести имя шага, а также выбрать его тип. В системе Math-Bridge доступны три типа шагов упражнения: Инв. № дубл. ‒ задача – шаг, содержащий описание задачи или подзадачи. Он определяет начальную точку взаимодействия между студентом и системой и не содержит интерактивных элементов Взам. инв. № ‒ взаимодействие – шаг, допускающий возможность создания интерактивных элементов: добавления пустых полей для ввода и/или элементов выбора содержания, которые затем используются для получения ответа Подп. и дата студента. В зависимости от ответа обучающегося могут быть реализованы различные траектории в пределах упражнения. Данный тип шага используется для получения ответа на задание или подзадачу, описанную в предыдущем Инв.№ подл. шаге. Изм Лист № докум. Подпись Дата БР-02069964-090301-12-18 Лист 50

‒ обратная связь – тип шага, определяющий конечную точку взаимодействия между системой и студентом. Не содержит интерактивных элементов, но может сопровождаться новым шагом задачи для организации дополнительного цикла взаимодействия. После добавления очередного шага необходимо заполнить его соответствующим содержимым. Для определения порядка, в котором будут представлены отдельные шаги при выполнении обучающимся упражнения используются переходы. В системе Math-Bridge предусмотрено несколько типов переходов. Самым простым из них является безусловный переход, который, как правило соединяет шаги, не предполагающие взаимодействия с обучающимся. Более сложной является организация условных переходов. Процесс создания перехода начинается с выбора соответствующего инструмента на панели редактора динамического контента «Добавить переход». После этого необходимо щелкнуть левой кнопкой мыши по шагу, который является Подп. и дата отправной точкой перехода. Щелчок по конечной точке инициирует создание перехода. В случае, если начальная точка является интерактивным шагом, создается условный переход, иначе – безусловный. Редактор переходов Подп. и дата Взам. инв. № Инв. № дубл. представлен на рисунке 11. Инв.№ подл. Рисунок 11 – Редактор переходов Изм Лист № докум. Подпись Дата БР-02069964-090301-12-18 Лист 51

В системе Math-Bridge существует два типа переходов. Для перехода «По умолчанию» характерно то, что его выбор автоматически очищает остальные условия перехода, так как условие перехода «По умолчанию» всегда принимает значение «истина». Он используется в том случае, если в результате ответа студента ни одно из условий другого типа не срабатывают. Это позволяет избежать тупиков в графе упражнения. Поведение при переходе настраивается для того, чтобы сохранить ответ, данный студентом и перейти к следующему этапу упражнения. Опция «Цветовая обратная связь» окрасит полученный от студента ответ соответствующим цветом. Если ответ был правильным – зеленым цветом, неправильный ответ окрашивается красным цветом. Если студент дает несколько ответов, то каждое поле ответа получает свой собственный цвет. Кроме цветовой обратной связи редактор переходов системы Math-Bridge позволяет осуществлять диагностику переходов. Именно это позволяет оценить ответ студента. Преимуществом системы является то, что шкала оценивания Подп. и дата является достаточно гибкой и позволяет выставлять баллы за частично верный ответ студента. В системе также предусмотрено несколько типов оценки обучающегося. Если тип оценки установлен в «Синтаксический», то система выполняет Инв. № дубл. синтаксическую проверку полученного ответа. Числовой тип оценки используется для того, чтобы дать студенту возможность вычислить значение выражения с определенной точностью. Данный тип оценки обычно Взам. инв. № используется если при решении задачи студент столкнется с дробными частями. Тогда в редакторе переходов, помимо ответа, необходимо указать значение погрешности, на которое может отличаться ответ студента от Инв.№ подл. Подп. и дата фактически заданного значения. Если установлен «Семантический» тип оценки, то здесь может быть введено математическое выражение, которое будет вычисляться системой и затем сравниваться с ответом обучающегося. Изм Лист № докум. Подпись Дата БР-02069964-090301-12-18 Лист 52

Для случаев, когда обучающему все же требуется ввести в качестве ответа не целое число, а, например, обыкновенную дробь или даже выражение, возможно задействовать специальный редактор ввода, имеющийся в системе. Упростить процесс создания типизированных упражнений позволяет наличие встроенных шаблонов, перечень которых приведен на рисунке 12. В этом случае преподавателю не нужно выстраивать ориентированный граф упражнения, а лишь наполнить блоки необходимым контентом и выполнить Подп. и дата настройку переходов. Рисунок 12 – Шаблоны упражнений в системе Math-Bridge. Инв. № дубл. Система Math-Bridge позволяет создавать на основе имеющихся шаблонов и более сложные ориентированные графы упражнений, что позволяет реализовать более сложную индивидуальную траекторию обучения. Взам. инв. № Рассмотрим это на примере упражнения «Вычисление определителя матрицы». Ориентированный граф упражнения выглядит следующим образом Инв.№ подл. Подп. и дата (Рисунок 13): Изм Лист № докум. Подпись Дата БР-02069964-090301-12-18 Лист 53

Рисунок 13 – Ориентированный граф упражнения «Вычисление определителя Подп. и дата матрицы» Здесь блоки «Task» содержат формулировку задания. Взаимодействие с обучающимся происходит в блоках «Interaction». В случае верного ответа система выдает сообщение об успешном прохождении (блок «correct») и Инв. № дубл. происходит переход к следующему шагу. Если обучающийся допускает ошибку, происходит переход к блоку «Hint», представленному на рисунке 14, содержащему теоретический материал, поясняющий правильное выполнение Инв.№ подл. Подп. и дата Взам. инв. № упражнения. Изм Лист № докум. Подпись Дата БР-02069964-090301-12-18 Лист 54

Рисунок 14 – Рабочее окно с теоретическим материалом После этого обучающемуся предлагается попробовать ввести ответ еще раз. Если и в этом случае не будет введен верный ответ, система предложит Подп. и дата более детализированную подсказку, где содержится непосредственно алгоритм, Взам. инв. № Инв. № дубл. по которому необходимо произвести вычисления (Рисунок 15). Инв.№ подл. Подп. и дата Рисунок 15 – Рабочее окно с подсказкой Изм Лист № докум. Подпись Дата БР-02069964-090301-12-18 Лист 55

В общем случае возможны различные варианты ответов как правильных, так и неправильных, на которые система не только предлагает дальнейший путь освоения материала, но и выводит их на экран разными цветами (Рисунок 16) Рисунок 16 – Рабочее окно с введенными ответами Преимуществом такого подхода к организации упражнения является то, что студент имеет возможность на практике закреплять теоретический материал. Кроме того, редактор создания учебного материала предоставляет Подп. и дата возможность гибкой настройки системы оценивания результата прохождения упражнения. Так в случае верного ответа на каждом шаге, обучающийся получает 1 балл. Если к верному ответу он пришел после ошибки и знакомства Инв. № дубл. с теоретическим материалом балл понижается. Взам. инв. № 4.7 Создание структурных учебных объектов Структурные учебные объекты используются для организации контента в системе Math- Bridge. Электронные курсы, тесты и экзамены – структурные объекты, которые собираются из пула разработанных статических и Подп. и дата динамических объектов системы. Создание учебного курса «Алгебра и геометрия» является более сложной задачей для разработчика, так как предполагает создание структуры будущего Инв.№ подл. курса, а также наличие необходимых, заранее созданных статических и Изм Лист № докум. Подпись Дата БР-02069964-090301-12-18 Лист 56

динамических объектов. Структура курса в системе Math-Bridge изображена на Инв.№ подл. Подп. и дата Взам. инв. № Инв. № дубл. Подп. и дата рисунке 17. Рисунок 17 – Структура курса «Алгебра и геометрия» Изм Лист № докум. Подпись Дата БР-02069964-090301-12-18 Лист 57

Как видно из рисунка, содержимое курса состоит из 12 глав, каждая из которых содержит несколько разделов, размещенных на отдельных страницах. Организация контента таким образом позволяет упростить процесс навигации и в то же время предоставить студентам возможность совмещать изучение теоретического материала (аксиом, теорем и определений), использование его Инв.№ подл. Подп. и дата Взам. инв. № Инв. № дубл. Подп. и дата при выполнении упражнений. Изм Лист № докум. Подпись Дата БР-02069964-090301-12-18 Лист 58

ЗАКЛЮЧЕНИЕ В рамках выпускной квалификационной работы был спроектирован и разработан электронный образовательный ресурс по курсу «Алгебра и геометрия» в интеллектуальной системе Math-Bridge, применение которого в образовательном процессе позволяет обучающимся самостоятельно изучать материал данной дисциплины, осуществлять проверку знаний по пройденным темам и по результатам контроля заполнять пробелы в знаниях по математике. Выполнение практических заданий, содержащихся в данном образовательном ресурсе, сформирует устойчивые навыки решения математических задач. Полученный курс может быть использован как в роли основного источника знаний по дисциплине, так и в качестве некоторого справочника, с помощью которого можно быстро и удобно получить необходимую информацию по конкретной теме или какому-либо термину. Для создания полноценного курса «Алгебра и геометрия» было разработано 226 статических учебных объектов, (56 аксиом, 105 определений, Подп. и дата 45 примеров, 20 теорем) и 177 упражнений (динамических учебных объектов). Содержимое было оформлено в 12 различных глав и размещено на 56 страницах. Курс успешно использовался в процессе обучения в 2016-2017 учебном Инв. № дубл. году студентами 1 курса направления подготовки «Информатика и вычислительная техника» Института электроники и светотехники и студентами направления подготовки «Программная инженерия» Факультета математики и Взам. инв. № информационных технологий. Для анализа эффективности использования обучающего курса были проведены итоговые тестирования студентов по окончании изучения дисциплины в 2015-2016 и 2016-2017 учебных годах. Тест Подп. и дата включал в себя 32 задания, на решение которых студентам было предоставлено 80 минут. По итогам данного тестирования было выявлено, что в 2015-2016 году без использования системы студенты в среднем не перешли 50% порог и Инв.№ подл. набрали 14 баллов из возможных 32, что свидетельствует о необходимости Изм Лист № докум. Подпись Дата БР-02069964-090301-12-18 Лист 59

дополнительных занятий со студентами. Внедрение в учебный процесс специализированной интеллектуальной программы Math-Bridge, позволило повысить средний балл в 2016г.-2017г. до 16. На основании полученных в результате тестирования результатов можно сделать вывод о том, что применение современных информационных технологий в обучении повышает Инв.№ подл. Подп. и дата Взам. инв. № Инв. № дубл. Подп. и дата качество знаний студентов и их интерес к самостоятельной работе. Изм Лист № докум. Подпись Дата БР-02069964-090301-12-18 Лист 60

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 1) Андреев А.А. Теоретико-методический подход к проектированию и реализации сетевого обучения / А.А. Андреев // Интернет-технологии в открытом образовании. – М.: Изд-во МЭСИ. – Вып. 2, 2000. – С.20-29. 2) Буч Г. Язык UML Руководство пользователя. 2-е изд.: Пер. с англ. Мухин Н. / Буч. Г., Рамбо Д., Якобсон И. — М.: ДМК Пресс. — 496 с.: ил. 3) Гузеев В. В. Образовательные технологии XXIв: деятельность, ценность, успех./-М.: Центр «Педагогический поиск», 2004. — с.96 4) Домненко В.М. Создание образовательных ресурсов на основе Internet-технологий: учебно-методическое пособие / В.М. Домненко, М.В. Бурсов – СПб.: СП6ГИТМО (ТУ), 2001. – 100 с. 5) Ефимова Л.А. Принципы разработки учебных материалов для Интернет / Л.А. Ефимова, Н.А. Дмитриевская // Интернет-технологии в открытом образовании. – М.: Изд-во МЭСИ. – Вып. 2, 2000. – С.59-61. 6) Инженерное образование №21 (2`2017) : научн.-практ. журн. / Подп. и дата Общероссийская общественная организация "Ассоциация инженерного образования России", – Томск, 2017. – 110 c. 7) Полат Е.С. Педагогические технологии дистанционного обучения: Инв. № дубл. А.Е. Петров и др.; под ред. Е.С. Полат – М.: «Академия», 2006. – 400 с. Взам. инв. № учебное пособие для студ. высш. учеб. заведений / Е.С. Полат, М.В. Моисеева, М.В. Моисеева; под ред. Е.С. Полат – М.: «Академия», 2004. – 416 с. 8) Полат Е.С. Теория и практика дистанционного обучения: учебное пособие для студ. высш. пед. учеб. заведений. / Е.С. Полат, М.Ю. Бухаркина, 9) Селевко Г.К. Современные образовательные технологии. Учебное пособие. - М.: Народное образование, 1998. – 256 с. Инв.№ подл. Подп. и дата 10) Трайнев В.А. Дистанционное обучение и его развитие (Обобщение методологии практики использования): учебное пособие / В.А. Трайнев, В.Ф. Гуркин, О.В. Трайнев – М.: «Дашков и Ко», 2007. – 294 с. Изм Лист № докум. Подпись Дата БР-02069964-090301-12-18 Лист 61

11) Трубин В.П. Разработка электронных учебных изданий: cправ. пособие / В.П. Трубин, П.Г. Денисов, Ю.М. Передрей; под ред.проф. В.В. Усманова – Пенза.: Изд-во Пенз. технол. ин-та, 2001. 34 с. 12) Шигина Н.А. Оценка качества и сложности электронных учебнометодических комплексов / Н.А. Шигина, Н.В. Солодилова // Материалы научно-практического семинара 25 апреля 2001 г. – Пенза: 2001. – С. 128-129. 13) Об утверждении Порядка организации и осуществления образовательной деятельности по образовательным программам высшего образования – программам бакалавриата, программам специалитета, программам магистратуры [Электронный ресурс]: Приказ Минобрнауки России от 19.12.2013 N1367 (Зарегистрировано в Минюсте России 24.02.2014 N 31402). – Режим доступа: http://do.mrsu.ru/documents/prik_1367.pdf. 14) Положение о применении электронного обучения, дистанционных образовательных технология в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования Подп. и дата «МОРДОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВРСИТЕТ им. Н. П. ОГАРЁВА» [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://do.mrsu.ru/documents/dot.pdf. 15) Положение об организации разработки электронных образовательных ресурсов в федеральном государственном бюджетном Инв. № дубл. образовательном учреждении высшего профессионального образования «МОРДОВСКИЙ ГОСУДАРВСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ им. Н. П. ОГАРЁВА» [Электронный ресурс]. – Режим доступа: Взам. инв. № http://do.mrsu.ru/documents/pologen_res.pdf. 16) Приказ Министерства образования и науки Российской Федерации от 23 августа 2017 г. № 816 «Об утверждении Порядка применения Подп. и дата организациями, осуществляющими образовательную деятельность, электронного обучения, дистанционных образовательных технологий при реализации образовательных программ». [Электронный ресурс]. – Режим Инв.№ подл. доступа: http://www.garant.ru/products/ipo/prime/doc/71670012/ Изм Лист № докум. Подпись Дата БР-02069964-090301-12-18 Лист 62

Приложение А (обязательное) Графический материал 1 Диаграмма вариантов использования 2 Диаграмма последовательности для прецедента «Создание упражнения» 3 Структура курса «Алгебра и геометрия» 4 Алгоритм выполнения и ориентированный граф упражнения Инв.№ подл. Подп. и дата Взам. инв. № Инв. № дубл. Подп. и дата «Вычисление определителя матрицы» Изм Лист № докум. Подпись Дата БР-02069964-090301-12-18 Лист 63

Инв.№ подл. Изм Лист № докум. Подпись Дата БР-02069964-090301-12-18 Лист 64 Подп. и дата Взам. инв. № Инв. № дубл. Подп. и дата

Инв.№ подл. Изм Лист № докум. Подпись Дата БР-02069964-090301-12-18 Лист 65 Подп. и дата Взам. инв. № Инв. № дубл. Подп. и дата

Инв.№ подл. Изм Лист № докум. Подпись Дата БР-02069964-090301-12-18 Лист 66 Подп. и дата Взам. инв. № Инв. № дубл. Подп. и дата

Инв.№ подл. Изм Лист № докум. Подпись Дата БР-02069964-090301-12-18 Лист 67 Подп. и дата Взам. инв. № Инв. № дубл. Подп. и дата

Приложение Б Перечень научных работ по материалам ВКР бакалавра Основные результаты ВКР бакалавра докладывались и обсуждались на следующих конференциях: - XLV Огаревские чтения - XLVI Огаревские чтения По материалам ВКР опубликованы 4 статьи: - Реализация многоуровневых алгоритмов сортировки при создании динамических объектов в интеллектуальной обучающей системе Math-Bridge. Савкина А. В., Макарова Н., Немчинова Е. Сборник по материалам конференции XLV Огаревские чтения - Особенности построения траектории обучения в интеллектуальной системе MathBridge. Савкина А. В., Макарова Н., Немчинова Е. Сборник по материалам конференции XLVI Огаревские чтения - Возможности интеллектуальной системы Math-Bridge при Подп. и дата обучении студентов методам сортировки массивов. Макарова Н. В. Немчинова Е. А., Савкина А. В., Федосин С. А. Журнал «Инженерное образование» - Управление знаниями в интеллектуальной системе Math-Bridge. Инв. № дубл. Савкина А. В., Нуштаева А. В., Макарова Н. В., Немчинова Е. А. Журнал Инв.№ подл. Подп. и дата Взам. инв. № «Образовательные технологии и общество» Изм Лист № докум. Подпись Дата БР-02069964-090301-12-18 Лист 68

Рецензии:

Авторизуйтесь, чтобы добавить рецензию

- у работы пока нет рецензий -

Отзывы:

Авторизуйтесь, чтобы оставить отзыв