Проект створення інтернет-навчального посібника

Реферат

Дипломна робота - 94 сторінки, 9 рисунків, 8 таблиць, 14 джерел, 5 додатків.

КОМП'ЮТЕРНИЙ ПІДРУЧНИК, дистанційна освіта, ІНФОРМАЦІЙНА БАЗА, ПРОГРАМНА середу, НАВЧАЛЬНИЙ ПРОЦЕС, ТЕХНОЛОГІЯ, теоретичних модулів, довідковий модуль, тестовий модуль, HTML, інтернет.

У дипломній роботі розглянуті основні принципи, методи і засоби побудови комп'ютерних підручників. Докладно розглянуті існуючі програмні продукти, що дозволяють створювати комп'ютерні підручники, задовольняють основним вимогам.

Наведено технологія створення комп'ютерних підручників, що містять спеціальні математичні тексти.

Розроблено інтернет-навчальний посібник «Нелінійна теорія стійкості», призначене для самостійного вивчення курсу, для проведення комп'ютерних занять у навчальному процесі та для самопідготовки учнів перед заліками та іспитами.

Зміст

Перелік скорочень, символів і спеціальних символів

Введення

1. Принципи створення та основні вимоги до комп'ютерних підручниками та навчальним програмам

1.1 Базові принципи створення систем дистанційної освіти

1.2 Вимоги до навчальних посібників та навчальним програмам

2. Огляд існуючих програмних середовищ для створення комп'ютерних підручників

2.1 Огляд зарубіжних засобів

2.2 Огляд російських засобів

2.3 Аналіз різних підходів і рішень

3. Опис комп'ютерного підручника

3.1 Загальні відомості про програмному середовищі TBBuilder 2

3.2 Наповнення інформаційної бази комп'ютерного підручника

3.3 Інструкція по практичному використанню комп'ютерного підручника в навчальному процесі

4. Технологія створення комп'ютерного підручника

4.1 Переклад тексту з формату TEX у формат HTML

4.2 Технологія створення комп'ютерних підручників, що містять спеціальні математичні тексти

5. Розрахунок економічної ефективності впровадження комп'ютерного підручника в навчальний процес і визначення витрат на розробку електронного підручника

5.1 План розробки програми

5.2 Визначення витрат на розробку програми

5.2.1 Розрахунок капітальних вкладень

5.2.2 Розрахунок річних експлуатаційних витрат, пов'язаних з використанням розробленої програми

5.3 Оцінка економічної ефективності впровадження програми

6. Охорона праці та навколишнього середовища

6.1 Санітарно-гігієнічні фактори

6.1.1 Мікроклімат

6.1.2 Освітленість

6.1.3 Шум і вібрації

6.1.4 Випромінювання і поля

6.2 Ергономічні чинники

6.2.1 Робочий стіл оператора

6.2.2 Робочий стілець оператора

6.2.3 Дисплей

6.2.4 Клавіатура

6.3 Психофізіологічні фактори

6.3.1 Основні характеристики зображення на екрані

6.4 Висновки

Висновок

Перелік скорочень, символів і спеціальних символів

ДО - дистанційна освіта

КУ - комп'ютерний підручник

ІБ - інформаційна база

ТТ - термінальний текст

HTML - HyperText Markup Language

Дистанційна освіта (ДО) - це комплекс освітніх послуг, що надаються за допомогою спеціалізованого інформаційно-освітнього середовища, яка забезпечує доступність освітніх послуг практично незалежно від відстані до навчального закладу.

Дистанційне навчання - форма отримання освіти, при якій в освітньому процесі використовуються кращі традиційні й інноваційні методи, засоби і форми навчання, засновані на комп'ютерних і телекомунікаційних технологіях.

Комп'ютерний підручник (КУ) - це програмно-методичний комплекс, що забезпечує можливість самостійно освоїти навчальний курс або його великий розділ. КУ поєднує в собі властивості звичайного підручника, довідника задачника. Основне призначення комп'ютерного підручника - формування та закріплення нових знань, умінь і навичок у певній предметній області і в певному обсязі в індивідуальному режимі.

Інформаційна база (ІБ) - база знань і база даних комп'ютерного підручника.

Термінальний текст (ТТ) - текстове повідомлення, що несе в собі закінчену інформацію. До складу термінальних текстів можуть, наприклад, входити: постановка завдання, стратегія вирішення задачі, алгоритми розв'язання задачі, аналіз рішення задачі, теореми, визначення, пояснення, короткі приклади, коментарі і т.п. Термінальний текст може нести в собі як текстову, так і графічну інформацію.

HTML - мова гіпертекстової розмітки. Мова розмітки вихідного тексту веб-документа, що включає спеціальні символи (теги), які дозволяють веб-браузера сконструювати з тексту дизайн. HTML надає можливості форматування і обробки форм, управління шрифтами, відображення інформації в табличному вигляді, гіпертекстові зв'язки і підтримку Java-аплетів.

TEX - система верстки математичних текстів.

Введення

Процес навчання - дуже важливий процес в сучасному суспільстві. Багато в чому від його побудови залежить якість отримуваних під час навчання знань. Особливу актуальність в даний час набуло дистанційна освіта, засноване на застосуванні інтернет-технологій. Важливість такого виду освіти випливає, перш за все, з можливості проведення навчання на відстані.

Великий інтерес до дистанційного навчання, який зростає сьогодні в усьому світі, особливо з використанням інтернет-технологій, має об'єктивну основу. У зв'язку з технічним прогресом і появою нових спеціальностей зростає потреба людей в ефективному освіту, підвищення кваліфікації, перепідготовки і додатковому професійну освіту. При цьому зростаючий динамізм життя викликає потребу в мобільних навчальних системах. Розвиток мережі Інтернет відкриває нові перспективи дистанційної освіти, при яких учневі забезпечуються можливості, властиві очного навчання, а також цілий ряд додаткових, які виникли у зв'язку з розвитком сучасних інформаційних технологій. Дистанційна освіта стає єдиною реальною можливістю вчитися в індивідуальному режимі, незалежно від місця і часу. З'явилася можливість здобувати освіту безперервно і за індивідуальною програмою у відповідності до принципів відкритого освіти. Дистанційна освіта покликана реалізувати права людини на безперервну освіту і отримання інформації.

Система дистанційної освіти не є антагоністичної відносно до існуючих очним і заочним систем навчання, вона природним чином повинна інтегруватися з цими системами, доповнюючи і розвиваючи їх, сприяючи створенню мобільного освітнього середовища. Завдання дистанційного навчання - учити, не маючи прямого постійного контакту з учнем.

Цілі дистанційної освіти:

створення освітнього простору шляхом впровадження в навчальний процес сучасних технологій;

самостійна пошукова діяльність студентів в освітньому просторі, контрольована і спрямовується вузом;

перехід від репродуктивного методу навчання до творчого (креативному) освоєння знань студентами.

Дистанційна освіта зорієнтоване на впровадження в навчальний процес нових технологій, які з часом перебудують всю організацію навчання. Застосування цих технологій принципово змінює спосіб отримання і засвоєння знань, а також взаємодія між студентом і викладачем. Джерелом інформації в даних моделях є бази даних (освітній простір), координатором навчального процесу - викладач, а інтерпретатором знань - сам студент. Його діяльність змінюється: від отримання знань - до творчого пошуку таких.

Багато ВНЗ займаються проблемою дистанційної освіти, в тому числі і Московський Авіаційний Інститут, де особливих успіхів домоглася кафедра "Математична кібернетика", що спеціалізується на створенні комп'ютерних підручників з різних дисциплін і має багаторічний досвід розробки та використання комп'ютерних систем навчання.

Для підтримки навчання дисциплін, що входять до навчального плану студентів МАІ, на кафедрі "Математична кібернетика" був створений комплекс комп'ютерних навчальних посібників і підручників, які знаходяться в комп'ютерній бібліотеці кафедри. Ці підручники призначені для самостійного вивчення дисциплін, для проведення комп'ютерних занять у навчальному процесі та для самопідготовки перед заліками та іспитами. Комплекс, що включає в себе більше 70 комп'ютерних підручників, підтримує 8 розділів курсу "Теорія управління", 7 розділів курсу "Системний аналіз", 3 розділу курсу "Лінійна алгебра та аналітична геометрія", а також курси "Теорія графів", "Теорія функцій комплексної змінної "," Лінійне програмування "," Лінійні диференціальні рівняння "та інші.

У 2005 році на кафедрі "Математична кібернетика" для розробки та наповнення інформаційної бази комп'ютерного підручника була створена програмне середовище TBBuilder 2, що дозволяє наповнювати інформаційну базу комп'ютерного підручника на природному мовою користувача. При цьому в програмі враховується специфіка інформації, притаманної математичних дисциплін, і присутні редактори, що дозволяють працювати з формулами і графіками функцій. Наповнення інформаційної бази структуровано таким чином, щоб забезпечити самостійну роботу студента з отримання інформації, вироблення її розуміння та вміння щодо її практичного використання.

У навчальному плані спеціалізації кафедри 805 МАІ "Інформаційні технології в управлінні та навчанні" передбачається вивчення спецкурсу "Нелінійний динамічний аналіз систем", розробленого академіком

В.М. Матросовим, який до теперішнього часу не мав відповідного комп'ютерного підручника. Це викликало практичний інтерес і, внаслідок цього, виникло завдання створення навчального інтернет-посібника "Нелінійна теорія стійкості", при створенні якого використовувалася методологія і принципи організації комп'ютерного навчання, розроблені на кафедрі "Математична кібернетика" і вже багато років використовуються на практиці.

Внаслідок вищесказаного, були поставлені наступні завдання:

Освоїти принципи, методи і засоби побудови комп'ютерних підручників і підготувати матеріал «нелінійної теорії стійкості».

Розробити технологію створення комп'ютерних підручників, що містять спеціальні математичні тексти.

Розробити структуру теоретичного модуля: перекласти текст комп'ютерного підручника (у форматі TEX) у формат HTML, структурувати його і розробити засоби навігації по сторінках підручника.

Вибрати програмне середовище створення комп'ютерних підручників і реалізувати інтернет-навчальний посібник з урахуванням розробленої технології.

Електронний підручник повинен містити:

зміст

алфавітний покажчик

засоби навігації за підручником

засоби контролю знань учня

В якості програмного середовища для створення інтернет-навчального посібника «Нелінійна теорія стійкості» був обраний TBBuilder 2, розроблений на кафедрі "Математична кібернетика" МАІ.

У дипломній роботі описуються процеси розробки технології і реалізації комп'ютерного підручника «Нелінійна теорія стійкості», а також запропоновано алгоритм його використання. Розрахована економічна ефективність і сумарні витрати на розробку.

У розділі 1 дається опис основних принципів створення і вимог до комп'ютерних навчальним програмам, тому що багато в чому від їх виконання залежить досягнення високої ефективності навчання. Особливу увагу в цьому розділі приділяється вимогам до комп'ютерних підручниками.

У розділі 2 наводиться огляд існуючих програмних продуктів, що дозволяють створювати комп'ютерні підручники, що задовольняють викладеним вимогам.

Розділ 3 присвячений опису комп'ютерного підручника «Нелінійна теорія стійкості». Наведено інструкція щодо практичного використання комп'ютерного підручника в навчальному процесі.

У розділі 4 описаний процес створення комп'ютерного підручника «Нелінійна теорія стійкості». Проаналізовано труднощі при перекладі запропонованого тексту (у форматі TEX) у формат HTML і запропоновано шляхи їх вирішення. Наведено технологія створення комп'ютерних підручників, що містять спеціальні математичні тексти.

Розділ 5 дипломного проекту присвячений вирішенню наступних завдань:

розробці плану створення комп'ютерного підручника;

визначення витрат на розробку електронного підручника і його ціни;

оцінці економічної ефективності впровадження комп'ютерного підручника в навчальний процес.

У розділі 6 (охорони праці та безпеки життєдіяльності) описано вплив санітарно-гігієнічних, ергономічних і психофізіологічних факторів на оператора ПЕОМ. У даному розділі, грунтуючись на державні стандарти і санітарні норми, розглянуті найбільш оптимальні параметри робочого середовища для реального робочого місця.

1. Принципи створення та основні вимоги до комп'ютерних підручниками та навчальним програмам

Освіта без відриву від основної діяльності з'явилося понад 130 років тому. З тих пір дана форма освіти не перестає розбурхувати свідомість фахівців. З одного боку, вона одержала величезне поширення в різних регіонах світу, а з іншого - постійно критикується.

За останні 30 років у системах освіти відбулися істотні структурні зміни, зумовлені розвитком науково-технічного прогресу і його зростаючим впливом на всі сторони життя суспільства.

Існує кілька підходів до визначення дистанційної освіти. У Концепції створення та розвитку єдиної системи дистанційної освіти в Росії, прийнятої Державним комітетом РФ з вищої освіти 31 травня 1995 р., дано таке визначення: «Під дистанційною освітою розуміється комплекс освітніх послуг, що надаються широким верствам населення в країні і за кордоном за допомогою спеціалізованого інформаційно-освітнього середовища на будь-якій відстані від освітнього закладу. Інформаційно-освітнє середовище дистанційної освіти являє собою системно організовану сукупність засобів передачі даних, інформаційних ресурсів, протоколів взаємодії, апаратно-програмного і організаційно-методичного забезпечення, орієнтовану на задоволення освітніх потреб користувачів ».

Цілі дистанційної освіти можна сформулювати наступним чином:

створення освітнього простору шляхом впровадження в

навчальний процес сучасних технологій;

самостійна пошукова діяльність студентів в освітньому просторі, контрольована і спрямовується вузом;

перехід від репродуктивного методу навчання до творчого (креативному) освоєння знань студентами.

1.1 Базові принципи створення систем дистанційної освіти

Можна сформулювати базові принципи, на основі яких створюються системи дистанційної освіти, що є сьогодні мірилом вдалих чи невдалих рішень.

По-перше, доступність навчання. При хронічному недоліку часу вчитися треба все більше і більше. Причому процес навчання повинен починатися коли завгодно - коли є час; тривати скільки завгодно - скільки є часу і сил, він може бути раптово припинений або перерваний, наприклад терміновий телефонний дзвінок, і може бути продовжений з будь-якого місця. А зверху ще накладаються суб'єктивні особливості учнів: початкові знання, специфіка освоєння матеріалу і т.д. і т.п. Радикальний прорив в цій області дозволив здійснити відомі результати науково-технічного прогресу: персональний комп'ютер і Інтернет, а в найближчій перспективі - мобільний Інтернет і бездротові локальні пікосетьтю.

По-друге, радикально нові форми представлення та організації інформації, що забезпечують максимальну ступінь її сприйняття. Серед них можна виділити:

Максимальне використання різних способів представлення інформації: тексту, графіки, відео, звукового супроводу, анімації, тобто те, що отримало назву "мультимедіа";

Нелінійну форму організації матеріалу, при якій його одиниці представлені не в лінійній послідовності, а як система явно вказаних можливих переходів, зв'язків між ними, що дає можливість адекватного представлення всього взаємозв'язку її різних аспектів. Такий підхід дозволяє в максимальному ступені наблизити процес передачі знань до природного спілкування і забезпечити адаптивність траєкторії навчання;

Присутність великої кількості довідкової інформації, причому саме в додатковій, що супроводжує формі, коли користувач бачить основний предмет вивчення в оточенні яких-небудь інших вузлів, тобто будь-яке питання (тема, проблема, аспект, ідея, документ) завжди виявляється пов'язаним з іншими питаннями. Користувач може не враховувати цю інформацію, але вона йому надається, причому саме як суміжна, що знаходиться в певних зв'язках з питанням, безпосередньо цікавлять користувача. У цілому така система змушує враховувати, що його цікавить тема може мати ще якісь аспекти.

В даний час у світовій практиці найбільш перспективним способом організації різнорідної інформації визнана гіпермедійного технологія. Головними її достоїнствами є, з одного боку, орієнтація на створення інформаційного середовища, з іншого - можливість адекватного представлення всього взаємозв'язку різних аспектів. Характерним прикладом її використання є популярна World Wide Web - гігантська гіпермедіа-павутина, яку можна (в контексті завдань навчання) розглядати як інтелектуальну надбудову над інформаційним банком глобальної мережі Інтернет.

По-третє, достовірність сертифікації знань. Оцінка знань гранично ускладнюється. Якщо раніше це вверялось в руки викладачів, які в ході особистої зустрічі (для деяких студентів в ході послідовності таких зустрічей) добивалися того, щоб студент привів багаж своїх знань у відповідність з виставленою оцінкою, то в системах дистанційної освіти при сертифікації знань очного контакту, як правило, немає. Відповідно і методики сертифікації знань істотно відрізняються від використовуваних при очному навчанні. Найбільш поширеними тут є методики, засновані на тестуванні, які використовуються в практиці очної освіти швидше як додаткові. Тут вони - основні. І відразу ж постає інша проблема - при відсутності очного контакту немає гарантій того, що іспити не склав хтось інший. Саме тому на деяких сертифікатах, які видаються професійними організаціями, є підпис головного психометристи.

Варто сказати, що дистанційна освіта в більшості випадків бачиться не в запереченні діючих форм освіти, а в їх вдосконаленні, у впровадженні в навчальний процес нових технологій, які з часом перебудують всю організацію навчання. Таким чином, в окремих випадках, як на кафедрі "Математична кібернетика" МАІ, описана вище проблема достовірності сертифікації знань відпадає (тому що інтернет-навчальний посібник «Нелінійна теорія стійкості» буде використовуватися при очному навчанні).

1.2 Вимоги до навчальних посібників та навчальним програмам

З використанням гіпертекстових документів і активним використанням інформаційних технологій у дистанційному навчанні, розробка комп'ютерного підручника стає більш складним завданням. Так як бажано передбачити можливість роботи по локальній мережі з підручником, можливість розміщення його в мережі Інтернет, захистити системно навчальні функції, щоб випадкові помилки користувача не змінювали зміст підручника. Словом, слід посилити вимоги до психолого-педагогічним аспектам, звернувши особливу увагу на комунікативний режим.

Одним з достоїнств електронних засобів навчання і, зокрема, комп'ютерних підручників, відносять індивідуальний темп навчання. Під цим повинна матися на увазі не тільки "індивідуалізація" за часом, так як навчання при класно-урочної системи підпорядковане жорстким тимчасовим рамкам, але і варіативність розгорнення навчального матеріалу, врахування типу пам'яті, темпераменту і мислення учня. Можна говорити не тільки про психолого-педагогічних вимогах, а і про психофізіологічні.

Таким чином, випливає необхідність вбудовування в комп'ютерні підручники невеликого набору тестів, що дозволяють оцінювати основні психофізіологічні особливості конкретного студента. Після такої оцінки має бути обраний той варіант пред'явлення навчального матеріалу, який найкращим чином відповідає індивідуальним психофізіологічним особливостям учня. Існуючі можливості методики і техніки дозволяють це зробити.

Але це вже вищий пілотаж.

Розглянемо основні вимоги до комп'ютерного підручника.

Комп'ютерний підручник (КУ) - це програмно-методичний комплекс, що забезпечує можливість самостійно освоїти навчальний курс або його великий розділ.

КУ повинен володіти наступними властивостями:

забезпечувати оптимальну для користувача послідовність і обсяг різних форм роботи c курсом;

забезпечувати можливість самоконтролю якості набутих знань і навичок;

прищеплювати навички дослідницької діяльності;

заощаджувати час учня, необхідне для вивчення курсу.

Інтернет-навчальний посібник має містити в необхідному обсязі інформацію, що забезпечує можливість вивчення даної дисципліни; виклад матеріалу дисципліни має здійснюватися в єдиному стилі протягом усього допомоги, а весь наведений у посібнику матеріал повинен бути забезпечений роз'ясненнями, графічними ілюстраціями і пояснюючими прикладами.

Загальні вимоги до комп'ютерного підручника:

КУ повинен дозволяти вивчити курс, користуючись переважно навчальним матеріалом, викладеним у ньому (тільки комп'ютерної або Web-реалізацією КУ);

КУ повинен надавати оптимальне поєднання різних способів вивчення курсу;

всі інструкції по використанню програмного забезпечення (якщо вони потрібні) повинні бути приведені у тексті підручника у відповідних місцях;

кожен елемент програмного забезпечення КУ повинен відповідати всім вимогам, що пред'являються до програм відповідного типу;

в КУ повинні бути використані в максимальному ступені (на рівні розумної достатності) сучасні досягнення інформаційних технологій.

Комп'ютерні підручники призначені для самостійного вивчення курсів, для проведення комп'ютерних занять у навчальному процесі та для самопідготовки перед заліками та іспитами.

Виконання вимог до навчальних посібників та навчальним програмам багато в чому забезпечує досягнення високої ефективності навчання.

2. Огляд існуючих програмних середовищ для створення комп'ютерних підручників

Ідея навчання за допомогою комп'ютера з'явилася давно. Перші спроби відносяться до кінця 50-х років. У той час вже була можливість "спілкування" людини з комп'ютером за допомогою використовуваного в якості пристрою вводу / виводу телеграфного апарату-телетайпу. Належним чином запрограмований комп'ютер заносить у свою пам'ять набирається людиною на клавіатурі телетайпа текст запиту, а після закінчення введення цього тексту виробляє деякий аналіз його і друкує на телетайпі заздалегідь заготовлений, або конструюються з відповідних елементів текст відповіді. Або простіше - комп'ютер видає на телетайп текст питання або умови завдання і чекає вводу з клавіатури відповіді, який потім звіряється з наявним еталоном, щоб видати оцінку: вірно-невірно. З тих пір у всьому світі ведуться безперервні наукові пошуки вирішення проблеми ефективного і дешевого способу навчання за допомогою комп'ютера.

Сучасні методи комп'ютерного навчання мають на увазі активну взаємодію учня - користувача з навчальною програмою. При цьому використовується весь спектр можливостей сучасного персонального комп'ютера або робочої станції - текст, зображення, звук, відео, об'єднуються в поняття "мультимедіа".

Значний прогрес в цій області був досягнутий у зв'язку з розробкою широкомасштабного проекту World Wide Web (WWW, W3), що об'єднує кошти "мультимедіа" і сучасні комп'ютерні мережі. Останнім часом ця система стала стандартом "де-факто" для багатьох інформаційних програм, у тому числі і навчальних програм. Приваблює також простота технології розробки продуктів у цій системі - практично немає необхідності в написанні програм на алгоритмічних мовах (використовуються відповідні стандартні програми системи WWW), і процес створення зводиться до проектування та заповнення відповідних баз даних і знань. Тому, після проведення попереднього аналізу комп'ютерних мультимедійних засобів, було вирішено використовувати систему WWW як базисну для розробки комп'ютерного підручника та інших програмних засобів.

На даний момент на світовому ринку є великий вибір програмних продуктів, що дозволяють забезпечувати весь цикл розробки навчальних матеріалів та управління процесом дистанційного навчання.

2.1 Огляд зарубіжних засобів

Багато великі фірми, такі, наприклад, як IBM і Oracle, пропонують, як правило, програмне забезпечення в пакеті комплексних послуг. Основний акцент робиться на використання певних технічних засобів і СУБД (Систем Управління Базами Даних), що випускаються виробниками з деякими надбудовами, забезпечують технічні можливості побудови на їх базі процесу дистанційного навчання. Вартість такого програмного забезпечення та його операційні характеристики визначаються конкретним замовленням.

Фірма Allen представляє систему проектування і підтримки курсів Quest. Фірма має багаторічний досвід проектування систем СВТ (надвисоких технологій) для локальних мереж і лише в кінці 1997 року вирішилася подати проект для Інтернету. Quest - модульна система. Стартовий модуль коштує $ 995; додаток до повного Quest - ще стільки ж. Є багато інших допоміжних модулів.

В університеті штату Айдахо створена система дистанційного навчання через Інтернет WebCourse in a Box. Заявляється, що система підтримує весь життєвий технологічний цикл курсу дистанційного навчання. WebCourse in a Box існує у двох варіантах - для UNIX (мовою Perl 5.002) і для Windows NT (тільки для Web-сервера Microsoft IIS). Передостання версія - безкоштовна; остання надається формально безкоштовно, але лише після укладення договору про підтримку (мінімальна вартість $ 3000). Невеликі експерименти з безкоштовним варіантом WebCourse in a Box показали, що це важко адаптується продукт, що знаходиться ще на стадії дослідної експлуатації.

В університеті штату Нью-Йорк по одному з проектів, що фінансуються Міністерством оборони, створена інструментальна система підтримки спільної діяльності Tango, на базі якої розроблено систему дистанційного навчання. Система Tango написана на мові Java, використовує спеціальні протоколи з пам'яттю і має надійну підсистему ідентифікації користувача.

Virtual-U - система, що підтримує весь життєвий технологічний цикл курсу дистанційного навчання, створена невеликою групою співробітників канадського університету Саймона Фрезера, написана повністю мовою Perl, експлуатується багатьма організаціями по всьому світу (найбільше, звичайно, в Канаді). Деякі організації навіть пропонують будь-якого викладача з будь-якого кінця земної кулі підготувати і провести курс дистанційного навчання будь-якої дисципліни. Цінова політика представляє інтерес - можна безкоштовно спробувати проектування курсу та управління курсом через Інтернет, можна отримати, встановити (потрібно операційна система Sun Solaris 2.5) та 5 місяців експлуатувати Virtual-U безкоштовно для необмеженого числа слухачів. Передбачається, що цього часу має вистачити на розробку та апробацію курсу. За подальше використання Virtual-U доведеться платити. Вартість залежить від кількості учнів і, при великому їх числі, доходить до $ 10000.

Консорціум Hyper-G - громадська організація, створена для застосування систем, розроблених на базі серверів протоколу Hyper-G для цілей дистанційного навчання. Протокол Hyper-G був спроектований німецькою фірмою HyperWave, судячи з публікацій, спільно з університетом м. Грац, Австрія. Сервер HyperWave найбільш повноцінно працює зі спеціалізованим клієнтом протоколу Hyper-G. Цей сервер, проте, має і вбудований Web-сервер і CGI-шлюз, що дозволяє стикувати його з довільним Web-сервером. Сервер HyperWave працює на багатьох UNIX-платформах і під Windows NT. Сервер HyperWave - універсальний засіб доступу до так званої "Каталогізований" (тобто забезпеченою атрибутами) інформації і не призначений спеціально для створення систем дистанційного навчання (наприклад, сервер HyperWave використовується як технологічний в бібліотеці м. Грац).

Говорячи про інструментальні засоби створення систем дистанційного навчання, які розповсюджуються в Росії, не можна обійти увагою розробку фірми Lotus Development, активно просуває свою систему LearningSpace. На жаль, демонстраційної версії середовища розробки від Lotus немає, як немає і книг, присвячених роботі в цьому середовищі. Концептуально процес підготовки навчального курсу в Lotus LearningSpace полягає у формуванні документа в розвиненому редакторі і наступної публікації його, здійснюваної простим перетягуванням у папку опублікованих документів. Судячи з великої інформації рекламного та описового характеру, представленої на сайті фірми www.lotus.ru, ця розвинена середовище має всі можливості для створення повнофункціональних мультимедійних навчальних курсів, систем тестування, адміністрування навчальним процесом, організації взаємодії філій навчальних центрів і пр. Особливо слід відзначити , що системи дистанційного навчання від Lotus спочатку орієнтовані на функціонування в режимі філіальної структури і дозволяють синхронізувати всю інформацію, розташовану на серверах системи, за рахунок розвиненої системи реплікацій. Надійна система захисту інформації, властива розробкам Lotus для бізнесу та управління, характерна також і для систем дистанційної освіти, побудованих з використанням Lotus LearningSpace. Разом з тим, не можна не відзначити, що системи дистанційного навчання, побудовані на її основі, припускають обов'язкову установку базового програмного забезпечення - сервера Lotus Domino, без якого неможлива експлуатація цієї інформаційного середовища. Більш того, дуже бажано використання і середовища розробки додатків Lotus Notes, що надає потужні кошти розробникам з самим різним досвідом. Користувачі, що володіють досвідом програмування, можуть створювати складні додатки з використанням вбудованим в Notes засобів програмування. Засоби розробки додатків інтегровані в Domino Designer, продукті, який є надійною, інтуїтивно зрозумілою середовищем, яка забезпечує можливості використання стандартних засобів і мов розробки Web-додатків і доступ до інших корпоративних систем. Перераховані достоїнства комплексного використання продуктів від Lotus мають очевидну "зворотний" бік - ці продукти потрібно мати, навчитися їх використовувати, забезпечити їх професійну експлуатацію, а це вимагає значних фінансових і організаційних ресурсів. Крім того, експерименти та аналіз існуючих застосувань LearningSpace показали також певні проблеми з локалізацією, зокрема, з підтримкою російської мови. Структура ліцензування LearningSpace наступна: окремо ліцензується сервер LearningSpace (орієнтовна вартість близько $ 7000) і навчаються (вартість для кожного користувача близько $ 40).

2.2 Огляд російських засобів

З'являються і вітчизняні системи, що забезпечують підтримку всього технологічного ланцюжка створення та супроводу дистанційних курсів.

У Московському обласному центрі нових інформаційних технологій при Московському державному інституті електронної техніки розробляється система ОРОКС (стара назва Web-Tester).

Дана система цікава, насамперед, тією обставиною, що розробляється і експлуатується вищим навчальним закладом і, як наслідок, враховує основні особливості реального навчального процесу в нашій країні. Програмний комплекс ОРОКС є багатофункціональною мережевий оболонкою для створення навчально-методичних модулів і організації навчання з віддаленим доступом. Вона реалізована за допомогою WWW CGI-технології.

За допомогою ОРОКСа можна створювати електронні навчально-методичні посібники, навчально-контролюючі системи; системи тестування і контролю.

Система ОРОКС реалізована у вигляді набору скриптів на мові Perl, що мають інтерфейс з SQL-базою даних. Можливі платформи для роботи серверної частини системи - практично будь-який Web-сервер, як UNIX, так і Win32. У версії 2.2 розробники забезпечили інтеграцію з популярним Web-сервером Apache. Рекомендовані вимоги до призначеної для користувача частини системи цілком прийнятні для вітчизняного споживача: мінімальні вимоги - персональний комп'ютер класу Pentium з оперативною пам'яттю від 16 Мбайт, операційною системою Windows 95/98/NT, браузер Internet Explorer 4.0 або Netscape Navigator 4.xx. Мається на увазі підключення до Інтернету або локальної мережі.

Навчальний модуль в системі ОРОКС формується з блоків різних типів:

інформаційні блоки, які не потребують відповіді: ознайомчі, пояснювальні і т.п.;

контролюючі блоки з введенням відповіді.

Блоки можуть об'єднуватися в лінійну або деревоподібну структури. Інформаційні блоки представляють собою гіпертексти. Система розробки навчального модуля дозволяє в текст будь-якого блоку модуля вставляти зображення, файли, відео та інші активні елементи.

Одним з цікавих рішень, що дозволяють створювати мультимедійні дистанційні курси, які можуть поширюватися також і на компакт-дисках, є система Прометей. Система дистанційного навчання Прометей - програмна оболонка, що забезпечує можливості дистанційного навчання та тестування слухачів, а також має необхідні засоби для управління діяльністю віртуального навчального закладу. Система Прометей має модульну архітектуру, тому легко розширюється, модернізується і масштабується.

У 1999-2000 рр.. в рамках проекту "Інформаційні технології дистанційного навчання" Санкт-Петербурзького відділення інституту "Відкрите суспільство" (Фонд Сороса) було розроблено інструментальний засіб для створення мультимедійних навчальних курсів, пристосованих для використання в системах дистанційного навчання російського сегмента мережі Інтернет, - Distance Learning Studio. В основі підходу до дистанційного навчання лежать дві взаємодоповнюючі один одного частини - "Конструктор мультимедійних дистанційних курсів" та "Навчальний центр", виконані за технологією Web-CD.

"Конструктор мультимедійних дистанційних курсів" - програма для створення викладачем-непрофесіоналом у сфері комп'ютерних технологій власних навчальних курсів з усім багатством мультимедіа, що розміщуються на CD-ROM. Структура кожного з курсів включає наступні основні розділи:

лекції, представлені в мультимедійній формі;

тести, призначені для самооцінки знань;

словник, що представляє собою ілюстроване тлумачення ключових термінів навчального матеріалу;

пошук - вбудована система повнотекстового пошуку за матеріалами курсу;

зв'язок з Навчальним центром, на якому розміщуються оновлення та доповнення до курсу.

Навчальний центр - сервер, що виконує такі функції, як супровід навчальних курсів, підтримка реєстрації учнів, розкладу навчання, віддаленого тестування учнів, електронної заліковки і відомості успішності, оновлень основного мультимедійного навчального матеріалу, проведення дистанційних семінарів і занять, включаючи інтернет-трансляцію. Передбачається, що Навчальні центри можуть обмінюватися інформацією, використовуючи XML-формат документів. У цих форматах, зокрема, представлені навчальні програми курсів та набори тестів.

До справжнього моменту функціонує єдиний сервер, який є Навчальним центром для пілотних навчальних курсів, розроблених на етапі пробної експлуатації Конструктора.

На кафедрі «Математична кібернетика» Московського Авіаційного Інституту вже багато років ведеться розробка комп'ютерних підручників. Так, на кафедрі "Математичної кібернетики" була розроблена універсальна інваріантна до дисципліни оболонка "Ракель", призначена для побудови електронних підручників. З використанням "Ракель" було розроблено цілий цикл електронних підручників, що сформував електронну бібліотеку кафедри, яка містить більш ніж 70 підручників з таких дисциплін як: "Теорія управління", "Теорія оптимізації", "Дискретна математика", "Системний аналіз", "Диференціальні рівняння "," Лінійна алгебра та аналітична геометрія ".

У минулому році інструментарій кафедри поповнився ще одним універсальним засобом створення комп'ютерних підручників - програмним продуктом TBBuilder 2. Дане середовище дозволяє створювати електронні посібники та навчальні курси з прикладних математичних дисциплін, що містять відомості з теорії дисципліни, демонстраційні приклади розв'язання типових завдань, модуль рішення типових завдань з покроковим контролем правильності рішення, і модуль контролю знань.

2.3 Аналіз різних підходів і рішень

На основі технологій для підтримки дистанційного навчання і коротких оглядів зарубіжних і вітчизняних засобів створення дистанційних курсів на базі інтернет-технологій можна зробити наступні висновки:

Зарубіжні засоби створення дистанційних курсів - дорогі або мають на увазі дорогу технічну підтримку фірми-виробника системи.

Більшість систем не забезпечують підтримку всього технологічного ланцюжка створення та супроводу (так званого життєвого циклу) дистанційного навчання.

Багато системи орієнтовані на використання тільки інтернет-технології для реалізації всіх компонентів дистанційного курсу.

Багато систем мають на увазі, що служби "Навчального центру" можуть бути розміщені тільки на серверах фірм-виробників систем, що робить розробляються дистанційні курси залежними від стану цих фірм та їхньої політики.

У Росії в даний час не існує досконалих систем, що забезпечують доступ до повнотекстових інформаційно-довідкових матеріалів навчального призначення, а відповідно, і можливості навчання через Інтернет.

3. Опис комп'ютерного підручника

В якості програмного середовища для створення інтернет-навчального посібника «Нелінійна теорія стійкості» був обраний TBBuilder 2, розроблений на кафедрі "Математична кібернетика" МАІ.

3.1 Загальні відомості про програмному середовищі TBBuilder 2

Дана програма являє собою засіб викладача, що дозволяє проводити наповнення інформаційної бази КУ. Програма має модульну структуру. Модулі викликаються з основного вікна програми і представляються на екрані у вигляді окремих вікон. Кожен модуль призначений для вирішення конкретного завдання, що входить в один з наступних класів задач:

1. формування змісту КУ,

2. внесення в інформаційну базу КУ текстової та графічної інформації,

3. внесення в інформаційну базу КУ завдань з альтернативними відповідями,

4. внесення в інформаційну базу КУ завдань з конструюються відповіддю з фрагментів формул,

5. внесення в інформаційну базу КУ завдань з конструюються відповіддю за допомогою текстової панелі,

6. внесення в інформаційну базу КУ інформації з організації навчального процесу,

7. побудова графічних зображень,

8. каталогізація графічних зображень,

9. надання користувачу довідкової інформації.

Робота з більшістю модулів відбувається в діалоговому режимі, що передбачає наявність:

вказівок користувачеві,

необхідних інструментів,

доступу до довідкової інформації.

Модульність програми підтримується стандартним MDI-інтерфейсом Windows API, що дозволяє обійтися без використання складних OLE-інтерфейсів зв'язку між виконуваними модулями.

Інструменти, що надаються програмою, є візуальними компонентами, призначеними в першу чергу для того, щоб процес внесення матеріалів в інформаційну базу КУ відбувався на природному мовою користувача. При цьому враховуються особливості навчальних матеріалів з ​​прикладних математичних дисциплін.

Інструменти дозволяють:

виробляти введення і верстку текстової інформації,

вставку в текст зображень,

побудова графіків функцій одного змінного,

побудова зображень, що представляють собою математичні формули.

Для того, щоб інструменти були витримані в стандартному стилі таких редакторів, що працюють у середовищі Windows, як MS Word, а також мали підтримку з боку операційної системи, при їх створенні використовувалися OLE-інтерфейси системних засобів MSDHTML і MSIE. Виходячи з переліку надаються у розпорядження розробника ресурсів цих коштів були створені класи, що дозволяють відображати на екрані і редагувати документи HTML на природному мовою користувача.

Програма була розроблена з використанням мови програмування Object Pascal і середовища програмування Delphi 5.

У наступній таблиці наведені порівняльні характеристики деяких засобів розробки дистанційних курсів.

Таблиця 1

Порівняльні характеристики деяких засобів розробки дистанційних курсів

З таблиці видно, що в більшості випадків завдання внесення в інформаційну базу комп'ютерного підручника практичного матеріалу передбачає наявності у користувача глибоких знань у роботі з комп'ютером, а іноді навіть вміння програмувати.

Програмне середовище «TBBuilder 2» дозволяє усунути більшу частину цих недоліків.

3.2 Наповнення інформаційної бази комп'ютерного підручника

Запропонована програма «TBBuilder 2» дозволяє користувачеві, що має елементарні навички у роботі з текстовими і графічними редакторами здійснити наповнення бази знань і бази даних КУ, який дозволяє:

Надати студенту відомості з теорії дисципліни,

Продемонструвати рішення типових завдань,

Навчити в процесі самостійної роботи вирішувати типові завдання з покроковим контролем правильності рішення,

Здійснювати рубіжний контроль знань,

Здійснювати ліквідацію прогалин у знаннях,

Здійснити підсумкове тестування знань.

Зміст комп'ютерного підручника повинно копіювати зміст навчального посібника по главах і параграфами. Підручник і кожна його глава передує введенням, яке містить методичні вказівки по самостійній роботі у відповідності з особливостями змісту кожного розділу. Структура наповнення кожного параграфа є ідентичною і включає:

- Теорію,

- Демонстраційні приклади,

- Приклади для навчання з покроковим контролем,

- Приклади для самостійного рішення з підсумковим контролем результату,

- Питання для рубіжного контролю.

Кожна глава закінчується питаннями для фінального контролю знань.

Якщо розробник КУ передбачає наявність у КУ РГР, контрольних робіт, лабораторного практикуму, він повинен внести ці позиції в зміст. Зміст має включати в себе також предметний покажчик та список рекомендованої літератури.

Вузол «Зміст» є в дереві основним. Всі створювані вузли будуть поміщатися в дерево як нащадків даного. Цими вузлами можуть бути вузли, що представляють глави, параграфи КУ, а також елементи типової структури: теоретичні матеріали, демонстраційні приклади, приклади для самостійного вирішення і питання рубіжного та підсумкового контролів.

Якщо з яких-небудь причин автор КУ не хоче дотримуватися запропонованої структури параграфа чи вважає за необхідне видалити з нього будь-які позиції, то при наповненні відповідної структури «TBBuilder 2», він не виробляє заповнення цих позицій, що автоматично видаляє їх із змісту.

Підготовка наповнення теоретико-довідкового модуля КУ ведеться по параграфів. Наповнення кожного параграфа становить сукупність термінальних текстів (що представляють собою текстові повідомлення, що несуть у собі закінчену інформацію), яка відображає зміст параграфа. До термінальним текстів слід віднести стислий опис постановок завдань, стратегії пошуку їх вирішення, алгоритми вирішення завдань, аналіз рішення завдань, визначення понять, теореми, і д.р. Кожен термінальний текст може бути забезпечений за бажанням користувача короткими поясненнями та ілюстраціями. Термінальні тексти можуть являти собою фрагменти інформації з навчального посібника чи можуть бути написані викладачем. Однак у цьому випадку викладач повинен дотримуватися єдність термінології і позначень з навчальним посібником. Якщо основою для термінального тексту є навчальний посібник, і викладач має його оригінал-макетом, то для наповнення інформаційної бази термінальні тексти повинні бути виділені в тексті оригінал-макету, а потім перенесені в інформаційну базу теоретико-довідкового модуля. При цьому викладач має право доповнити зміст тексту поясненнями та прикладами.

Обсяг термінального тексту згідно ергономічним рекомендацій не повинен перевищувати обсягу двох екранів.

Рубіжний контроль проводиться після кожного розділу підручника. На етапі рубіжного контролю перевіряється знання і розуміння теми і вміння вирішувати типові завдання.

При підготовці контрольних питань викладач повинен забезпечити валідність контролю. Форма відповідей: вибір одного або декількох вірних відповідей, конструюються відповідь, доповнення тексту відсутніми словами. При підготовці кожного контрольного питання викладач повинен вказати:

1. Формулювання питання або завдання, яке учень повинен виконати;

2. Форму відповіді: вибір з альтернативних відповідей, конструювання відповіді за допомогою текстової панелі;

3. Якщо викладач вважає за потрібне, він може випередити постановку питання (або завдання) якими або методичними вказівками;

4. Якщо в якості відповіді передбачається вибрати кілька вірних відповідей, то слід повідомити про це обучаемому фразою: "Вкажіть всі вірні відповіді";

5. Вказати всі вірні відповіді.

Якщо ж відповідь є конструюються і носить характер математичного виразу, то при оформленні такого контрольного питання після кроку 2 викладач повинен вказати:

1. Формулювання питання або завдання, яке учень повинен виконати;

2. Форму відповіді;

3. Вірна відповідь;

4. Як розбити вірну відповідь на фрагменти з урахуванням знаків для внесення їх в палітру, що містить елементи конструируемого відповіді;

5. Хоча б один невірний елемент, який слід додати в палітру.

Якщо викладач бажає реалізувати перевірку знання формулювань понять, теорем, та ін., То він може використовувати для відповіді текстову палітру. Для цього при підготовці такого контрольного питання слід:

1. записати формулювання питання,

2. дати формулювання відповіді, виділивши в ній слова, які повинні будуть бути видалені з конструкції відповіді,

3. занести виділені слова в текстову палітру,

4. доповнити палітру хоча б одним невірним словом.

Предметний покажчик наповнюється автоматично, при цьому використовується інформація, що вказується при створенні термінальних текстів. Термінальні тексти сортуються в алфавітному порядку їх назв, до кожного прикріплюється посилання на відповідний розділ теорії.

Робота з оформлення КУ включає в себе наступні дії:

1. занесення в інформаційну базу КУ повної назви КУ,

2. занесення в інформаційну базу КУ прізвища автора,

3. занесення в інформаційну базу КУ року створення КУ,

4. вибору зображення, яке потрібно показати, кого навчають на початку роботи з КУ.

Вікно «оформлення підручника» розділене на дві частини, в лівій з яких розташовується панель введення інформації, а в правій розташована область перегляду, в яку виводиться стартове вікно КУ в тому вигляді, в якому воно буде представлено кого навчають.

По завершенні роботи з внесення матеріалів в інформаційну базу КУ слід виконати наступні дії:

1. переконатися в повноті внесеної інформації, відзначаючи маркером «галочка» вузли дерева у вікні «Зміст підручника», робота з якими завершена,

2. знайти в папці з програмою папку, яка була вказана на етапі створення інформаційної бази.

Ця папка містить інформаційну базу КУ.

3.3 Інструкція по практичному використанню комп'ютерного підручника в навчальному процесі

Для початку роботи з інтернет-навчальним посібником необхідно підключити комп'ютер до інтернету і зайти на сайт кафедри «Математична кібернетика» dep805.ru.

Інтернет-навчальний посібник «Нелінійна теорія стійкості» є HTML сторінку, що складається з 3-х областей: верхньої («повернутися на головну сторінку»), лівої (зміст) і правої (основне вікно).

У лівій частині Інтернет-навчального посібника знаходиться зміст, що представляє собою посилання на різні розділи і підрозділи підручника. Зміст являє собою простий у використанні список гіперпосилань, який можна використовувати в будь-яких браузерах. Зміст включає два розділи («Класичний метод функцій Ляпунова в теорії стійкості руху» і «Теореми про асимптотичної стійкості з двома функціями Ляпунова»), кожна з яких розбита на параграфи, тестування і предметний покажчик.

У правій частині знаходиться головне вікно, в якому відображаються текст, формули і малюнки. Головне вікно доповнено засобами навігації: кнопками «На початок», «Назад», «Далі» і смугами плавної прокрутки, які дозволяють зрушувати текст не більше ніж на два екрани. Це зроблено для зручності засвоєння інформації.

З будь-якої сторінки підручника можна повернутися на головну за допомогою посилання «Нелінійна теорія стійкості», розташованої у верхній області вікна.

З метою перевірки знань учня в кінці кожного розділу створено розділ «тестування», що представляє собою набір питань з вивченого матеріалу. Питання включають в себе основні визначення, теореми та леми, необхідні для розуміння матеріалу.

Предметний покажчик є останнім розділом підручника і дозволяє відкривати шукані розділи підручника у спливаючому вікні. Предметний покажчик являє собою простий у використанні список гіперпосилань, розташованих в алфавітному порядку, що істотно полегшує пошук необхідного матеріалу. Алфавітно-предметний покажчик включає в себе ключові визначення, теореми, приклади.

4. Технологія створення комп'ютерного підручника

4.1 Переклад тексту з формату TEX у формат HTML

Оформлення наукових документів, що включають формули, завжди було справою трудомістким. Ще 15 років тому в надрукований на машинці текст математичні вирази вписувалися вручну, размечались спеціальним чином і в такому вигляді йшли в набір, після чого довго й болісно вносилися необхідні правки. Потім на допомогу прийшли комп'ютери, використання яких, звичайно, значно спростило цю процедуру, але всіх проблем, на жаль, не вирішило. Зокрема, оскільки різні додатки забезпечують роботу з формулами різними способами, їх перетворення з одного формату в інший є завданням далеко не тривіальний.

Для внесення в комп'ютерний підручник автору даного дипломного проекту був запропонований теоретичний матеріал у форматі TEX, але наповнення інформаційної бази КУ в програмному середовищі TBBuilder 2 можливо тільки матеріалом у форматі Word або HTML. Звідси виникла завдання переведення запропонованого тексту з формату TEX у будь-який з цих двох форматів.

Створена Дональдом Кнутом система верстки математичних текстів TeX буквально відразу завоювала визнання професіоналів, поступово була розширена численними шрифтами, надбудовами, доповненнями і врешті-решт фактично стала стандартом в більшості наукових видань. Причини такого успіху сьогодні добре відомі: виняткову якість роботи TeX, адаптована архітектура і, звичайно ж, безкоштовність, особливо актуальна для наших західних колег, що відрізняються трепетним ставленням до авторських прав і ліцензійної чистоті.

Правда, робота в цій системі те саме програмування, і, отже, вимагає певного періоду навчання - тим більшого, ніж найкращих результатів ви хочете досягти. Природно, для багатьох фахівців - математиків, фізиків, економістів - це непрофільний вид діяльності. Тому не дивно, що сучасні вчені і студенти, розпещені графічними інтерфейсами, віддають перевагу більш прості способи оформлення формул - будь то WYSIWYG-надбудови до TeX (кращі з яких, на жаль, досить дорогі) або потужні сучасні текстові процесори кшталт Microsoft Word, які мають для цього власними інструментами.

Останніми, до речі, не гребують багато професіоналів і навіть цілі видавництва. У Microsoft Word, наприклад, є Equation Editor, що надає в розпорядження користувача більше 250 математичних символів і автоматично форматує формули з дробами, сумами, інтегралами та іншими виразами. Проте цим його можливості і вичерпуються - ніяких додаткових зручностей. Але якщо можливостей Equation Editor не вистачає, нерідко користуються повновагою програмою MathType компанії Design Science, яка надає розширені набори спеціальних символів і шаблонів, засоби автоматизації за допомогою макросів та інші додаткові функції, що впливають в тому числі і на якість відображення самих формул.

Однак наукова діяльність передбачає співробітництво, часту переробку статей, створення звітів та рефератів як за окремими проектами, так і в рамках цілих підрозділів. Звести ж воєдино розрізнені документи - завдання непросте, тому потреба в різного роду конверторах виникла, напевно, одночасно з TeX.

На жаль, з перетворенням форматів справи йдуть не зовсім гладко - навіть коли мова йде про звичайні документах, і вже тим більше з формулами. Своєрідний прорив був здійснений кілька років тому, причому нашими співвітчизниками. Програма Word2TeX (і TeX2Word) створена Кирилом і Ганною Чикрій і являє собою звичайний конвертер файлів для Microsoft Word. За їх словами, для створення Word2TeX і TeX2Word потрібні досить серйозні і копіткі дослідження, оскільки формат об'єктів Equation Editor / MathType в ті часи був закритим. Лише після виходу в світ зазначених програм компанія Design Science вирішила оприлюднити дану інформацію, що значно спростило завдання стороннім розробникам. Єдина відмінність Word2TeX від інших конвертерів - додаткове діалогове вікно, в якому можна вибирати різноманітні перетворення і результуючий формат, а також доповнити преамбулу документа необхідними директивами (наприклад, для підтримки кирилиці). Працює все просто прекрасно і досить швидко.

В даний час існує досить мало конвертерів, що дозволяють переводити в Word тексти, що містять спеціальні математичні терміни.

Продукт GrindEQ - це набір з чотирьох утиліт (модулів), які підключаються до Microsoft Word у вигляді надбудови і, крім конвертації документів з формату DOC у TeX (AMS-TeX, AMS-LaTeX, Plain TeX, LaTeX версії 2.09 і вище) і назад , надають також можливість перетворення об'єктів MathType (версій 3.5, 4 і вище) в Microsoft Equation 3.0 і нормалізації рівнянь. Всі утиліти можуть купуватися за окремо, залежно від реальних потреб.

Модуль перетворення з MathType в Microsoft Equation 3.0 - найпростіший, його можна отримати просто «в навантаження» до більш складним. Призначення його також очевидно, адже інакше ред об'єкти MathType без наявності «батьківської» програми неможливо. Сама процедура здійснюється без будь-яких труднощів і видимих ​​огріхів (тестувалися досить складні формули). Єдина проблема іноді виникає зі шрифтами: в Microsoft Equation використовуються MTExtra і Symbol, а в MathType - Euclid Extra і Euclid Symbol, по зображенню вони дещо відрізняються. Можна, звичайно, виконати їх заміну, але з метою поліпшення якості друкованих документів рекомендується встановити більш нові шрифти, легально доступні на Web-сайті Design Science. Між іншим, під час конвертації створюється новий документ, куди містяться перетворені формули, які потім через буфер обміну переносяться у вихідний, після чого проміжний видаляється - все це призводить до миготіння сторінок на екрані, що трохи дратує.

Документи Microsoft Word конвертуються в будь-який з підтримуваних форматів TeX, причому програма дозволяє виконувати як перетворення всього тексту, так і тільки рівнянь (не торкаючись таблиць, малюнків та інших об'єктів), що істотно прискорює операцію. В ході повної конвертації до результуючою тексту можна додати стандартну преамбулу (скажімо, для підтримки кирилиці), зберегти форматування, а також помістити містяться в документі ілюстрації в окремі файли і вставити їх у документ TeX за допомогою спеціальних команд.

При перетворенні з підтримуваних форматів TeX в документ Microsoft Word рівняння допускається зберігати у форматах як MathType, так і Microsoft Equation 3.0. На жаль, при цьому іноді обрізається перша буква першого речення (з чим це пов'язано, відстежити не вдалося), а також часом використовується більш великий кегль (для елементів, які у формулі пишуться не курсивом, а прямим шрифтом). Мабуть проблеми з перетворенням з TeX в Word пов'язані ще і з тим принциповим моментом, що TeX допускає безліч способів отримати одну і ту ж формулу. Це гідність з точки зору звичайного (а тим більш досвідченого) користувача перетворюється на нелегку задачу для розробника конвертера.

Втім, проблема форматування у формулах частково (але, на жаль, не повністю) вирішується за допомогою модуля нормалізації, який призначений для приведення всіх об'єктів Microsoft Equation 3.0 до єдиного виду (тобто одним і тим же шрифтів, стилів і розмірам символів) . Якщо параметри не задано явно (у відповідних діалогових вікнах редактора Microsoft Equation), утиліта використовує установки останнього з відкритих рівнянь. До речі, нормалізація не стосується об'єктів MathType, їх спочатку слід перетворити у формат Microsoft Equation 3.0.

Для виконання алгоритму перетворення текстів по «нелінійної теорії стійкості» з формату TeX у формат MSWord використовувалося програмне забезпечення: Microsoft Office Word, Design Science MathType, конвертер Chikrii Softlab TeX2Word.

\ Win1251 \ - Папка, в яку поміщається оригінал-макет після перетворення в кодування Windows.

\ MsWord \ - Папка, в яку поміщаються файли з обраними головами книги у форматі MSWord.

Алгоритм конвертації:

1. Відкрити файл з розділом для обробки у форматі TeX (в кодуванні ANSI) \ Win1251 \ mv_??. Tex

2. Відкрити файл \ Win1251 \ sample.inc, очистити його

3. Виділити у файлі mv_??. Tex потрібну порцію тексту і скопіювати її в файл sample.inc

4. Провести глобальну заміну символів у файлі sample.inc "\," на "$ \, $" і зберегти файл

5. Відкрити файл \ Win1251 \ sample.tex в Microsoft Word

6. Перевірити правильність конвертації математичних символів і внести необхідні зміни у файл \ Win1251 \ sample.def

7. В отриманому документі:

Перевірити нумерацію заголовків

Змінити розмір шрифту на 14

Відформатувати формули (Format equations)

Зробити абзацні відступи 1.25 см

Встановити полуторний міжрядковий інтервал

Вставити в текст малюнки, скопіювавши їх через буфер перенесення з файлу, що містить текст підручника в форматі pdf (mvfl.pdf) або з файлів *. eps, відкритих в Photoshop.

8. Зберегти файл під назвою \ Msword \ mvfl_X.doc, де X - порядковий номер розділу.

4.2 Технологія створення комп'ютерних підручників, що містять спеціальні математичні тексти

Особливістю теоретичного курсу інтернет-навчального посібника «Нелінійна теорія стійкості» є квінтесенція математичних досліджень - формули й теореми. Необхідно було наочно і в зручному вигляді надати знання, кого навчають.

Проаналізувавши принципи, методи і засоби побудови комп'ютерних підручників і підготувавши матеріал «нелінійної теорії стійкості», виникла необхідність розробки технології створення комп'ютерних підручників, що містять спеціальні математичні тексти.

З наведеної вище схеми видно, що послідовність виконання основних дій (на рис. Позначені овалами) має наступний вигляд: збір матеріалу для включення в комп'ютерний підручник ® створення змісту КУ ® встановлення відповідності пунктів змісту і фрагментів тексту ® розробка інтерфейсу сторінок ® виділення опорних термінів і формул на кожній сторінці ® організація навігації по сторінках ® створення алфавітно-предметного покажчика і тестового модуля КУ ® тестування готового КУ. Результати виконання даних дій позначені на малюнку прямокутниками.

Інтернет-навчальний посібник «Нелінійна теорія стійкості» створено з використанням даної технології. Це дозволило наочно, в зручному вигляді надати обучаемому необхідні знання з даної дисципліни і надати обучаемому можливість здійснення самоперевірки знань під час проходження ним тестування в кінці кожного розділу комп'ютерного підручника, що виразилося в полегшенні та спрощення праці викладача з формування знань учнів, а також підвищення ефективності процесу навчання з даної дисципліни.

З урахуванням зазначених у пункті 4.1. труднощів при конвертуванні математичних текстів, що містять велику кількість формул, з формату TEX у формат HTML або Word, а також з огляду на технологію створення комп'ютерних підручників, що містять спеціальні математичні терміни, була створена повна схема створення інтернет-навчального посібника. Дана схема наведена на малюнку 2.

Рис.2. Схема створення комп'ютерного підручника

Умовні позначення, які використовуються в малюнку 2:

Алгоритм формування підручника:

1. Формування деревоподібної структури книги та перетворення вихідних файлів в кодування Windows-1251 (ANSI).

Вхід: Оригінал-макет книги у форматі TeX в кодуванні MSDOS

Дія: Виконується скрипт для обробки тексту

Вихід: Структура книги в форматі XML

Оригінал-макет книги у форматі TeX в кодуванні ANSI

2. Виділення в XML-структурі гілок, що включаються в підручник

Вхід: Структура книги в форматі XML

Дія: Гілки відзначаються атрибутом avail = "1"

Вихід: Структура книги в форматі XML

3. Формування структури підручника в форматі програми TBBuilder

Вхід: Структура книги в форматі XML

Дія: Виконується скрипт для обробки тексту

Вихід: Структура папок і файлів підручника

Доповнений файл структури книги в форматі XML

4. Перетворення текстів з формату TeX у формат MSWord

Вхід: Оригінал-макет книги у форматі TeX в кодуванні ANSI

Дія: Здійснюється алгоритм напівавтоматичного перетворення тексту з формату TeX у формат MSWord.

Для виконання алгоритму використовується програмне забезпечення: Microsoft Office Word, Design Science MathType, Chikrii Softlab TeX2Word

Вихід: Файли у форматі MSWord

5. Перетворення текстів з формату MSWord у формат HTML і заповнення структури підручника для програми TBBuilder

Вхід: Файли у форматі MSWord

Доповнений файл структури книги в форматі XML

Дія: Виконується скрипт для обробки тексту

Вихід: Структура папок і файлів підручника, разом з HTML-сторінками

6. Доопрацювання підручника в середовищі TBBuilder (створення контрольних тестів і предметного покажчика)

Вхід: Структура папок і файлів підручника

Дія: Робота з програмою TBBuilder

Вихід: Структура папок і файлів підручника

7. Доопрацювання HTML-дизайну підручника

Вхід: Файли з дизайном підручника

Дія: Редагування файлів за допомогою notepad.exe

Вихід: Файли з дизайном підручника

8. Компіляція підручника

Вхід: Структура папок і файлів підручника

Дія: Робота з програмою Project1.exe - компілятором підручника

Вихід: Структура папок і файлів готового підручника

5. Розрахунок економічної ефективності впровадження комп'ютерного підручника в навчальний процес і визначення витрат на розробку електронного підручника

У дипломному проекті розробляється програма: інтернет навчальний посібник з нелінійної теорії стійкості.

В економічному плані розробляється програмний засіб має відповідати вимогам найбільшої ефективності, забезпечуючи істотне зниження трудомісткості, собівартості і швидкості виконуваних робіт.

Даний розділ дипломного проекту присвячений вирішенню наступних завдань:

розробка плану створення програми;

визначення витрат на розробку програми і його ціни;

оцінка економічної ефективності впровадження програми.

5.1 План розробки програми

Цей розділ виконується з використанням мережевого методу планування та управління.

Мережевий моделлю (інші назви: мережевий графік, мережа) називається економіко-комп'ютерна модель, що відображає комплекс робіт (операцій) та подій, пов'язаних з реалізацією деякого проекту (науково-дослідного, виробничого та ін), у тому логічного та технологічної послідовності і зв'язку .

Аналіз мережної моделі, представленої в графічній або табличній (матричній) формі, дозволяє,

по-перше, більш чітко виявити взаємозв'язку етапів реалізації проекту та

по-друге, визначити найбільш оптимальний порядок виконання цих етапів з метою, наприклад, скорочення термінів виконання всього комплексу робіт.

Математичний апарат мережевих моделей базується на теорії графів.

Основні поняття мережевої моделі:

подія: при графічному представленні зображується гуртком;

робота: при графічному представленні зображується стрілками;

шлях: ланцюжок наступних один за одним робіт, що з'єднують початкову та кінцеву вершини.

Над стрілками вказується очікуваний час виконання робіт.

Бібліотека робіт має такий вигляд, наведений у Таблиці 2.

Таблиця 2

Бібліотека робіт

Етапи розробки і управління ходом робіт за допомогою сіткового графіка мають наступну послідовність основних операцій:

складання переліку всіх дій і проміжних результатів (подій) при виконанні комплексу робіт і графічне їх відображення;

оцінка часу виконання кожної роботи, а потім розрахунок мережного графіка визначення терміну досягнення поставленої мети;

оптимізація розрахованих термінів і необхідних витрат;

оперативне управління ходом робіт шляхом періодичного контролю і аналізу одержуваної інформації про виконання завдань і вироблення коригуючих рішень.

Для реалізації даної мережевої моделі повинна бути складена бібліотека подій.

Бібліотека подій наведена у таблиці 3

Таблиця 3

Бібліотека подій

Мережева модель комплексу наведена на рисунку 3.

Мережева модель з урахуванням часу виконання окремих робіт наведена на малюнку 4 (жирною лінією показаний критичний шлях ).

Критичний шлях дорівнює: днів (визначено по мережевій моделі).

Повний резерв часу шляху - Це різниця між довжиною критичного шляху і довжиною розглянутого шляху .

Повний резерв шляхи для різних траєкторій наведено в таблиці 4.

Таблиця 4

Повний резерв шляхи для різних траєкторій