Разработка электронного образовательного ресурса для организации самостоятельной работы студента в процессе выполнения компьютерного практикума «кодирование информации»

В последние годы, благодаря внедрению информационных компьютерных технологий в образование, информационно-образовательная среда вузов интенсивно развивается. На этой основе разрабатываются различные электронные образовательные ресурсы в поддержку как теоретических, так и практических занятий обучающихся. При создании электронного образовательного ресурса учитываются необходимые дидактические требования, такие как: обеспечение выполнения требований индивидуальности, интерактивности обучения; доступность и наглядность обучения, активность и сознательность учащихся в процессе обучения.

Проектирование и создание электронных образовательных ресурсов (ЭОР) осуществляется на базе различных технологий (демонстрации PowerPoint, flash-технологии и др.). В данной работе представлен ЭОР, созданный с использованием возможностей пакета Microsoft Office Excel – средств VBA, с помощью которых можно создавать различные приложения. Такой выбор обоснован следующим: большим количеством практических заданий по «кодированию информации» выполняются в среде табличного процессора; контингент, работающий с ЭОР – студенты, следовательно, принципы работы с табличным процессором им знакомы; широким распространением пакета. Структура ЭОР представлена тремя модулями: «Код Шеннона-Фано», «Код Хаффмена», «Код Хемминга».

Каждый из модулей содержит в себе три блока: «Краткий теоретический материал»; «Пример реализации кода» - примеры разобранных заданий по каждому модулю; «Практическая работа с интерактивным контролем». Для модуля «Код Хемминга» реализован прямой код.

Теоретический материал для каждого блока представляет собой краткую информацию, соответственно о кодах: Шеннона-Фано, Хаффмена, Хеммин-га, которая позволит обучающемуся разобраться в различных способах кодирования и является предварительным этапом для переда к разбору примеров.

В блоке с примерами разобранных заданий продемонстрирован пошаговый алгоритм построения кодов. Цель работы с данным блоком – понять способы кодирования и освоить действия по кодированию информации различными кодами. С помощью кнопок управления процессом построения кода обучение можно по необходимости повторить. Оценка работы на данном этапе работы с ЭОР не производится.

В блоке «Практическая работа с интерактивным контролем» предполагается выполнение нескольких заданий с оценкой результата. На этапах решения определены так называемые точки контроля правильности выполнения заданий. Значения в точках контроля анализируются, и в журнале контроля обучения фиксируется результат работы обучающегося.

После выполнения заданий в каждом модуле формируется сводная ведомость, в которую заносятся оценки (2,3,4,5), полученные обучающмся за выполнение заданий. После закрытия программы данные из сводной ведомости заносятся во внешний файл, который позволяет преподавателю ознакомиться с результатами выполнения работы.

Обучающая среда представляет собой набор из нескольких листов. На каждую кнопку написан макрос. Интерфейс программы представляет собой лист Microsoft Office Excel с элементами управления, осуществляющими доступ к каждому из трех модулей(«Код Шеннона-Фано», «Код Хаффмена», «Код Хемминга»), а также к регистрации обучающегося. Для регистрации необходимо ввести фамилию, имя и группу обучающегося.

После регистрации появляется возможность изучения модулей как в произвольном порядке, так и по программе, подразумевающей последовательное изучение модулей.
Так, например, для модуля Код Шеннона-Фано в теоретическом материале даны частоты букв русского алфавита, полученный код, с нахождением энтропии, средней длины и эффективности кода. В примере разобрано кодирование алфавита из 5 символов с заданными вероятностями появления. Путем нажатия кнопки каждого пункта алгоритма кодирования происходит объяснение построения кода. В практической работе даны примеры для самостоятельного поиска кода Шеннона-Фано, энтропии, средней длины и эффективности кода. После выполнения задания есть возможность проверки полученных значений, отображенных в ячейках выделенных красным цветом, путем нажатия соответствующей кнопки. Происходит сравнение ответа с правильным ответом, записанным в макросе.

В теоретическом материале Кода Дэвида Хаффмена дано краткое представление структуры полученного кода (древовидная структура). В примере пошагово разобран процесс построения дерева и получения кода, а также нахождение средней длины и эффективности кода. В практической части даны примеры для самостоятельного построения дерева, определения средней длины кодового слова, эффективности кода.

Для модуля «Кода Хемминга» в теоретическом материале дана вся необходимая информация для построения кода. В примере разобрано кодирование десятичного числа по алгоритму, приведенному в теоретическом материале. Практическая работа содержит примеры для самостоятельного поиска кода Хемминга. Аналогично модулю «Код Шеннона-Фано» в остальных двух модулях предусмотрена проверка правильности выполнения практических заданий.

В процессе работы с ЭОР учащиеся могут выбрать индивидуальный темп обучения, траекторию прохождения заданий.

Данный ЭОР может быть использован как для самостоятельного изучения нового материала, а так и на этапах закрепления и контроля полученных знаний и умений при освоении учебного материала.

Поскольку этот образовательный ресурс позволяет управлять ходом учебного процесса, организовать диалог между пользователем и обучающей программой, получить оценку своей работы при решении учебной задачи, то по функциональному назначению этот продукт можно отнести к экспертным ЭОР с элементами контроля.