CC BY
70
ПРОЕКТИРОВАНИЕ И ТЕХНИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ ЭЛЕКТРОННОГО УЧЕБНИКА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ PHP/MYSQL
Т.В. Мицкевич, А.А. Ржеутская (Белорусский государственный технологический университет)
Научный руководитель - к.ф.-м.н., доцент Н.И. Гурин (Белорусский государственный технологический университет)
В статье описано проектирование структуры электронного учебника и технический способ его реализации. В структуру учебника заложены функции виртуального преподавателя. Техническая реализация основана на странице-шаблоне, где динамические элементы формируются при помощи языка программирования PHP и базы данных MySQL.
Введение
Мультимедиа-технологии прочно вошли в обучающий процесс специалистов технических и гуманитарных специальностей. Электронные учебные средства на сегодняшний день представлены в широком ассортименте и разрабатываются как вузами, так и коммерческими предприятиями с использованием различных программных оболочек и языков программирования. Они представляют собой как простые HTML и PDF-документы [1], так и сложные обучающие системы, созданные по принципу работы экспертной системы [2]. Однако вопросы внедрения в электронный учебник виртуального преподавателя, способы технической реализации эффекта присутствия преподавателя, эффективного контроля пошаговой работы студента остаются актуальными. Поэтому мы предлагаем структуру электронного учебника, которая бы включала в себя функции виртуального преподавателя.
1. Проектирование структуры электронного учебника
В мультимедийном учебнике должны быть реализованы следующие функции:
• регистрация студента;
• индивидуализация обучения студента;
• накопление информации о студенте;
• анализ его действий во время изучения материала;
• промежуточный и итоговый контроль.
Кроме того, в него должны быть вложены функции преподавателя: четко ставить задачу обучения, предоставлять возможность работы с материалом, использовать имитационное моделирование, разъяснять трудные моменты, подсказывать, проводить промежуточный контроль, анализировать работу в целом с материалом и практическими заданиями и, в конечном итоге, ставить оценку, учитывая полную работу студента с учебником.
Таким образом, необходимо создать систему, структура которой должна обеспечить выполнение всех вышеуказанных функций и требований.
В настоящее время существуют два направления систем организации электронного обучения:
• коммерческие («Битрикс: Управление сайтом», «NetCat», «inDynamic 2.3», «Amiro.CMS», Система «Прометей» и др.);
• свободно распространяемые («ATutor», «Claroline», «Dokeos», «LAMS», «Moodle», «OLAT», «OpenACS», «Sakai» и др.).
Системы с открытым кодом позволяют решать распространенные задачи, в том числе коммерческие, у пользователей есть возможность доработки и адаптации конкретной системы к своим требованиям. Но практически все такие системы
имеют ошибки, которые достаточно сложно исправить, не говоря о сложности дополнения их другими функциями, которые должны соответствовать нашим требованиям. Поэтому было принято решение разработать собственную систему, в которую заложены функции, указанные выше.
Структура разрабатываемого учебника была разделена на области пользователя и области администратора (преподавателя).
Область пользователя включает авторизацию, страницы с основным текстом, страницы с дополнительным текстом (оглавление, введение, справочный аппарат, страницы с реакцией виртуального преподавателя), мультимедиа-компоненты, систему тестирования.
Область администратора позволяет преподавателю проводить анализ работы студента с учебником (анализ статистических данных). Кроме того, в этой области можно редактировать все компоненты учебника.
Каждая страница учебника имеет единые элементы оформления. Поэтому было принято решение разработать одну страницу-шаблон, которая включает статические, относительно динамические и динамические области.
Предусмотрены следующие статические элементы:
• навигационная панель (на которой расположены кнопки «Вперед», «Назад»);
• основная панель (на которой расположены кнопки «Оглавление», «Глоссарий», «Справка», «Выход» со ссылкой на соответствующие дополнительные страницы);
Динамические элементы - следующие:
• область информации о текущем пользователе;
• динамически меняющийся заголовок с названием текущего раздела и подраздела учебника;
• текстовая область.
Весь текст учебника разделен на смысловые страницы. Смысловая страница учебника - это логически и информационно завершенный фрагмент текста основного учебного материала, который в зависимости от своей семантики может занимать одну или несколько экранных страниц (во втором случае используется область с прокруткой).
Предусмотрены также такие кнопки, которые активны или неактивны в зависимости от того, в каком разделе находится студент. Это кнопки со следующими функциями:
• постановка задачи - кнопка работает в пределах одного и того же раздела и предназначена для введения студента в учебный материал;
• вопрос преподавателю - потенциально возможный вопрос преподавателю по учебному материалу. Преподаватели хорошо знают, какие потенциальные вопросы могут задать студенты по тому или иному материалу. При нажатии на данную кнопку появляется ответами виртуального преподавателя;
• обучающий тест - тест с мгновенной ответной реакцией, т.е. он имеет кнопку «Проверить», при нажатии которой студент сразу узнает, правильно или неправильно он ответил на вопрос;
• реакция преподавателя - предполагает какие-либо действия виртуального преподавателя в зависимости от семантики текстовой страницы. Это может быть реализовано в разных формах, например, в виде сообщения «Важно обратить внимание», «Вы должны обязательно запомнить», «Попробуйте решить задачу». Формы представления такой «виртуальной реакции» и способы ее включения в электронный учебник - предмет исследования.
В структуру учебника будет внедрен блок статистики, который будет собирать информацию о работе студента: даты и время работы, результаты прохождения промежуточных тестов, ведение журнала работы.
Многофункциональная динамическая обучающая система должна учитывать различные способы работы с ней, поэтому в структуре такого учебника предусмотрены режимы: «Просмотр» и «Изучение».
Постоянное «сопровождение» и контроль студента во время изучения материала нецелесообразно, особенно когда студент в первый раз бегло просматривает материал в целом или, напротив, просматривает его перед тем, как пройти тестирование, чтобы освежить материал в памяти. Поэтому добавлен режим «Просмотр», в котором отключены все динамические кнопки, ведение статистики, работа виртуального преподавателя.
Режим «Изучение» (или полнофункциональный режим) предусматривает активизацию всех динамических элементов.
Рис.1. Схема дизайна страницы-шаблона электронного учебника: а - динамические элементы; б - смысловая страница; в - кнопки с реакцией преподавателя
Область администратора позволяет управлять процессом обучением и редактировать компоненты электронного учебника.
На данном этапе работы над электронным учебником по электрохимии в области администратора доступны следующие функции:
• редактирование информации о пользователях;
• редактирование текстов;
• редактирование названия глав и разделов;
• редактирование обучающих тестовых заданий;
• редактирование контрольных тестов.
При создании электронного учебника использовались следующие средства:
• HTML-редактор Dreamweaver;
• язык программирования PHP;
• базы данных и язык обработки запросов MySQL.
Для создания мультимедиа-компонентов использовались:
• Flash и язык программирования ActionScript (анимация процессов);
• Pinnacle Studio (видеомонтаж).
2. Техническая реализация
Перед программной частью электронного учебника ставятся следующие задачи:
• интерактивность;
• модульность;
• возможность внесения изменений (административная часть);
• мотивация студента на самообразование;
• легкость использования (как прикладная часть, так и административная);
• нетребовательность к ресурсам ПК.
Все данные электронного учебника хранятся в базе данных (MySQL). Основной каркас системы содержит следующие уровни: уровень базы данных, уровень языка MySQL, на котором происходит общение с базой данных, уровень php, обрабатывающий результаты запросов и генерирующий готовые страницы, уровень шаблонов, организующий представление данных.
Разрабатываемая нами CMS (Content management system - система управления содержимым) имеет модульную структуру. Каждому модулю соответствует один или несколько файлов php, который организовывает работу с базой данных и может подключать другие модули и шаблоны.
✓-ч Область Администратора Область пользователя
Создание
БД для хранения данных
Контроль за пользователем
Редактирование уже существующей информации
Регистрация и авторизация
пользователя
Вывод запрошенной страницы
Генерация случайного
теста по запросу
Рис.2. Функции областей администратора и пользователя электронного учебника
2.1. Модули области администратора
Adminlndex. Выводит на экран список из всех существующих модулей с возможностью перехода к работе с ними.
Install. Создает в указанной базе данных необходимые для работы CMS таблицы. Сообщает пользователю, если такие таблицы уже существуют.
UserEdit. У администраторов есть возможность просмотреть и отредактировать информацию о пользователе. В этом модуле осуществляется активация учетной записи пользователя, если запрещена авторегистрация. Любую учетную запись пользователя можно временно деактивировать и удалить.
TextEdit. Администраторы могут добавлять, редактировать и удалять все тексты книги.
TitlesEdit. Позволяет администратору добавлять, редактировать и удалять названия глав и разделов.
TestEdit. С помощью этого модуля происходит добавление в базу данных тестов для самоконтроля (один вопрос - один тест). Поддерживаются флеш-тесты.
2.2. Модули области пользователя
UserReg. Позволяет пользователю послать запрос на авторизацию (если запрещена авторегистрация) или зарегистрироваться (если разрешена авторегистрация). Доступен с главной страницы.
Contents. Оглавление запрашивается в базе данных - выводятся все названия глав и разделов, содержащиеся в соответствующих таблица БД. Ссылки на страницы генерируются автоматически.
Test. Вывод случайного теста из БД. Определяет количество тестов в базе, генерирует случайный номер теста и выводит этот тест на экран пользователя.
Parser. Вывод на страницу-шаблон динамической информации из разных таблиц базы данных учебника. Обработчик получает запрос в виде системы переменных, содержащей требуемый номер страницы, запрашивает необходимую информацию из БД: название раздела, главы, содержание страницы, номер страницы. Имя авторизованного пользователя и режим работы берутся из сессионных переменных. Вся эта информация передается в виде переменных шаблону, который и представляет страницу пользователю.
Заключение
Разработанные модули позволяют создать современный мультимедийный учебник. В данный момент ведется работа над электронным учебником по электрохимии.
Предложенная технология создания электронного учебника с внедрением функций виртуального преподавателя может быть успешно применена для организации обучающего процесса в Белорусском государственном технологическом университете.
В дальнейшей работе планируется создание модулей «Виртуальный преподаватель» и «Статистика». Кроме того, на основе разработанной системы можно создать целый ряд учебников различной тематической направленности.
Литература
1. Мицкевич Т.В. Проблемы создания PDF-архивов учебных изданий. // Труды БГТУ. Сер. IX. Издат. дело и полиграфия. 2006. Вып. XIV. С. 135-136.
2. Усачев Ю.Е. Проектирование интеллектуального учебника. // Дистанционное образование. 2000. № 4. С. 24-27.
