УДК 372.862, 681.5
АЛЬТЕРНАТИВНЫЕ СПОСОБЫ РАЗРАБОТКИ
ВИРТУАЛЬНЫХ УЧЕБНЫХ ЛАБОРАТОРИЙ
Университет ИТМО
Расширение сферы услуг в области интернет образования предъявляет специфические требования к разработке обучающего контента преподавателями не владеющими средствами web-программирования. Существующие шаблоны позволяют вводить обучающую или тестирующую информацию в ограниченный перечень web-форм, что существенно уменьшает число способов преставления (визуализации) данных, ограничивая их иллюстративным статичным материалом.
В естественнонаучных и технических дисциплинах, алгоритмизация задач позволяет с минимальными затратами создавать лабораторные комплексы с привлечением разнообразного инструментария, когда свойства объекта эмулируются программными средствами [1].
Ниже на рисунке приведён пример разработанной автором web-формы в которой эмулируется часть протокола работы
программируемого связного интерфейса, включённого в типовую микропроцессорную систему. На каждой форме-кадре представлено исследуемое устройство, его включение в микропроцессорную систему, текстовое пояснение и минимальный фрагмент коде на ассемблере.
Вариативные элементы схемы отмечены прямоугольниками, а поля для ввода ответов – стрелками. Число возможных вариантов более 65-ти тысяч, что практически исключает нежелательные повторы в процессе выполнения работ или тестирования.
Такой способ подачи материала небольшими фреймами, позволяет избавиться от чрезмерной по объему модели изучаемого устройства и ускорить разработку web-формы неспециалистом в области программирования. Преподаватели знакомые с программированием, такие работы могут создавать в среде программирования Java или Adobe Flash.
Наряду с широко известным пакетом Adobe Flash и его программной поддержкой с помощью языка программирования Action Script, интересными возможностями для разработки виртуальных лабораторных работ обладает также Game Maker: Studio (GMS) – полноценный инструмент не только для разработки видео игр, но и интерактивных обучающих и тестирующих материалов. С помощью GMS возможно создавать свои различные материалы для современных операционных систем и платформ, например, Windows, Mac, iOS, Android или HTML5.
Программа-оболочка имеет удобный и понятный интерфейс, с помощью которого нетрудно управлять всеми этапами разработки виртуальной лабораторной работы. Для пользования этой программой-оболочкой, имеется руководство, и контекстная помощь, позволяющая при минимальных настройках программы быстро разрабатывать свои обучающие и тестирующие материалы, не прибегая к программированию. Для продвинутых преподавателей имеется скриптовый язык программирования (описания сценариев), аналогичный JavaScript.
Благодаря интегрированной среде разработки (IDE) Game Maker: Studio, можно не только пользоваться собственными элементами (формы, изображения, шрифты, звуки и т. д.), но и загружать их из имеющихся библиотек.
Эмуляция исследуемого объекта в GMS производится набором специальных графических форм – спрайтов, представляющих внешний вид объекта, а их поведение описывается задаваемым набором реакций на внешние события. Причём сами спрайты могут создаваться в любом растровом графическом редакторе, в том числе, встроенном в GMS. Для этого можно использовать либо визуальное представление графических форм в виде последовательности иконок-действий, аналогичных блок-схемам либо описывать действия с объектами с помощью встроенного скриптового языка программирования.
В первом случае само программирование действий происходит в режиме перетаскивания в рабочее пространство имеющихся в библиотеке элементов, например, условных операторов, операторов множественного выбора и т. д. Во втором случае, для продвинутых разработчиков можно воспользоваться описанием сценария виртуальной лабораторной работы, представленным автором в [2]. Трансляция результата в скриптовый язык GMS не представляет большой трудности в силу сходства операторов обоих языков программирования.
Отличительной особенностью пакета GMS, является использование ресурсов библиотечных файлов операционной системы Windows, что позволяет разработчику абстрагироваться от специфики взаимодействия прикладного уровня конкретной задачи с аппаратными средствами компьютера.
Другим подходом к созданию полноценной обучающей среды является внедрение готовых блоков-модулей в разрабатываемый проект.
На этом рисунке приведена лицевая панель многофункционального прибора, созданного автором с использованием стандартных библиотек виртуальных инструментов. Инструментом разработки служила интегрированная среда разработки MS Visual Studio и языки программирования Visual C++, Visual Basic и библиотеки элементов Component Works (CW) от компании National Instruments (NI). Наряду с CW другим востребованным инструментом может служить аналогичная среда разработки SoftWire Technology, которая к сожалению, была поглощена NI и перестала развиваться, но тем не менее используется на практике в обучающих целях. Ниже на рисунке приведён фрагмент лицевой панели прибора с использованием пакета SofWire.
Приведённые примеры разработки виртуальных учебных лабораторий могут быть полезны, как преподавателям не знакомым с программированием, так и владеющим навыками работы с языками высокого уровня.
Список литературы:
1. Е. Трофимов. Виртуальные лабораторные работы. LAP Lambert Academic Publishing, 2013, с. 100.
2. . Сценарии виртуальных лабораторных работ. VIII международная научно-практическая конференция “Инновации в технологиях и образовании”, Белово, 2015, с.141-145.
