Elaborarea Si Implementarea Unei Aplicatii Educationale In Mediul de Programare Delphi
Dezvoltarea social-economica a cunoscut o serie de etape corespunzătoare tot atîtor revoluții tehnologice, culminînd în zilele noastre societatea preponderent digitala. Evoluția economiei și a societății, în general, are ca principal motor educația. Îmbogățirea tezaurului de cunoștințe al individului conduce la dezvoltarea și maturizarea sistemelor complementare acestuia: familie, colectivitate, regiune, societate. Toate acestea sunt posibile în era informațională prin suporturile electronice.
În sens larg, prin sisteme electronice se înțelege totalitatea situațiilor educaționale în care se utilizează semnificativ mijloacele tehnologiilor informaționale și comunicațiilor. Termenul, preluat din literatura anglo-saxona, a fost extins de la sensul primar de învățare prin mijloace electronice, acoperind acum aria de intersecție a acțiunilor educative cu mijloacele informatice moderne. Definit astfel, mai mult ca e-educație, aria semantica a conceptului e-learning interferează și se suprapune pe o multitudine de termeni care surprind varietatea experiențelor didactice beneficiare de suport tehnologic: instruire asistata/mediata de calculator, digital/mobil/online learning/education, instruire prin multimedia etc. Sub denumirea de software didactic/educațional, o gama larga de materiale electronice sunt dezvoltate pentru a simplifica procesul de educație: harți, dicționare, enciclopedii, filme didactice, prezentări în diverse formate, cărți electronice, teste, tutoriale, simulări, software formator de abilitați, software de exersare, jocuri didactice etc. Calculatorul, materialele electronice si multimedia sunt utilizate ca suport în predare, învățare, evaluare sau ca mijloc de comunicare(pentru realizarea unor sarcini individuale sau in echipa).
În sens restrîns, putem afirma ca suporturile electronice este un tip de educație la distanta, ca experiența planificata de predare-învățare organizata de o
instituie care furnizează materiale intr-o ordine secvențiala și logica, pentru a fi asimilate de către studenți în maniera proprie. Medierea se realizează prin noile tehnologii ale informației și comunicațiilor – în special prin Internet. Internetul constituie atît mediul de distribuție a materialelor, cît și canalul de comunicare între actorii implicați. Funcțional, deocamdată doar la nivelul învățămîntului superior și în educația adulților, sistemul de instruire prin Internet replica și adaptează componentele demersului didactic tradițional ( fata în fata): planificare, conținut specific și metodologie, interacțiune, suport și evaluare.
Capitolul I.
Aspecte de IAC (Instruirea Asistata de Calculator) în predarea Informaticii
1.1. Scurt istoric
Instruirea Asistată de Calculator (IAC) este definită ca utilizarea calculatoarelor și aplicațiilor software pentru a preda conceptele sau aptitudini. IBM a dezvoltat unul din primele sistemele de instruire computerizat în anii 1960folosind minicalculatoare . Din 1960 pînă in 1980, IBM a produs aceste calculatoare seria 1500 în scopuri militare și pentru cîteva universități. Aceste unități, cuprinse în remorci speciale, au constat în stații de lucru complete: unitate centrală de procesare(CPU), o stație pentru instructor, și șaisprezece terminale student. Remorca a fost transportata din loc în loc după cum a fost necesar.
Pennsylvania State University și Universitatea din Alberta (Canada) au fost doi dintre cei mai mari susținători ai stațiilor de seria 1500 și au furnizat o mare parte din primele cercetări de instruire asistată de calculator. Cercetătorii de la mai multe universități, cum ar fi Universitatea din Pittsburg de învățare de Cercetare și Centrul de Dezvoltare (LRDC),continuă efortul de a identifica cele mai bune metode și instrumente pentru utilizarea programelor de calculator interactive pentru a spori eficiența învățării. Instruirea asistata de calculator s-a schimbat radical de la seria 1500. Computere sunt găsite într-un număr tot mai mare în care și școli și o varietate de aplicații există pentru a utiliza computerul in predare. Armata a continuat să fie un susținător semnificativ al instruirii asistată de calculator pentru a preda unui număr mare de stagiari o multitudine de meserii, inclusiv instructori de piloți care învăța studenții să zboare cu utilizarea simulatoarelor de zbor.
1.2. Terminologie precizări conceptuale
Instruirea asistată de calculator (IAC) reprezintă o metodă didactică sau o metodă de învățămînt, care valorifică principiile de modelare și analiză cibernetică a activității de instruire în contextul noilor tehnolog informatice și de comunicații, caracteristice societății contemporane .
Sinteza dintre resursele pedagogice ale instruirii programate și disponibilitățile tehnologice ale calculatorului (sistemului de procesare a informației) conferă acestei metode didactice calități privind informatizarea activității de predare – învățare – evaluare și simularea automatizată interactivă a cunoștințelor și a capacităților angajate în procesul de învățămînt [1, p. 23-34].
Metoda IAC valorifică operații didactice integrate la nivelul unei acțiuni de dirijare euristică și individualizată a activităților de predare–învățare–evaluare. Printre acestea pot fi menționate ca avînd semnificație majoră: organizarea informației conform cerințelor programei; provocarea cognitivă a formabilului prin secvențe didactice și întrebări care vizează depistarea unor lacune sau rezolvarea sarcinilor didactice – prezentate anterior – prin reactivarea sau obținerea informațiilor necesare.
Realizarea unor sinteze recapitulative și asigurarea unor exerciții suplimentare de stimulare a creativității elevului sunt, de asemenea, avantaje care impun în anumite momente IAC.
Pentru includere adecvată a unor secvențe de simulare, inclusiv IAC, este utilă identificarea avantajelor și limitelor metodei. În acest fel, eventualele inconveniente pot fi eliminate prin combinarea cu alte metode „compensatorii”. Trebuie accept, în același timp, că nu există rețete infailibile, care să asigure succesul demersului didactic. Gradul de atingere a obiectivelor depinde de modul în care profesorul stăpînește anumite tehnici de instruire dar mai ales de cunoașterea specificului clasei și de calitatea proiectării.
1.3. Avantajele Instruirii Asistate de Calculator
Tabelul 1. Avantajele Instruirii Asistate de Calculator
1.4. Limitele Instruirii Asistate de Calculator
Tabelul 2 Limitele Instruirii Asistate de Calculator.
1.5. Concluzii
O comparație între metodele tradiționale și IAC conduce la cîteva concluzii:
Utilizarea metodelor didactice moderne crește gradul de motivație al elevilor și atractivitatea lecțiilor.
Procesul de transformare, parcurs de sistemul național de educație, în etapa actuală impune diversificarea metodelor folosite și implicarea într-o mai mare măsură a elevilor în demersul didactic.
Formarea cadrelor didactice, inițială și continuă, trebuie să șină cont de aceste realități.
Rolul profesorului în procesul de predare – învățare – evaluare, rămîne deosebit de însemnat.
IAC, este o metodă eficientă care implică un buget redus de timp și resurse materiale minimale.
Limitele IAC pot fi compensate prin alternarea metodelor și prin includerea, în aceeași lecție, a unor metode compensatorii.
Abandonarea, totală, a metodelor tradiționale ar diminua substanțial calitatea actului educațional.
Capitolul II.
Tipologia suporturilor electronice pentru predare în instituțiile de învățămînt
2.1. Manuale electronice
2.1.1. Definiție. Avantaje. Dezavantaje .Formate
Un/o manual/carte electronic/ă reprezintă o mulțime de informații (text, imagini, grafică, sunete, link-uri, etc.) în format electronic, grupate într-un mod care să permită cititorului o lecturare/vizionare cît mai practică și atractivă – în general într-un singur fișier executabil sau un fișier cu extensia ".pdf, .doc, .lit, .txt" (portable document file). O e-carte este practic o carte care poate fi citită pe orice calculator sau pe un dispozitiv specific (ebook device, palm device).
ME este o carte alternativă care oferă educatului mai multe surse de informație, un suport și mijloc electronic de realizare a procesului de învățămînt, un sistem adaptiv care include legături hipermedia și prezentarea adaptivă a contextului informațional.
Caracteristici
Suport digital, hipertext, multimedia (simulări, jocuri educative), animație interactivă, acces online sau după dezarhivare , 3D, sarcini de evaluare (auto-evaluare), biblioteci digitale, poate fi rapid modificat, diseminat, audiat, completat, personalizat etc.
Avantajele utilizării cărților electronice
Ușor de realizat, ușor de distribuit, ușor de cumpărat, ușor de citit, ușor de păstrat sunt doar cîteva din avantajele care au determinat succesul mare de care se bucură cărțile electronice în ziua de astăzi. Ele sunt apreciate atît de autori cît și de cititori.
Beneficii pentru autorii de ME:
realizarea de e-books în timp scurt și fără costuri mari;
se poate include o cantitate mare de informație;
se poate crea o grafică atrăgătoare;
actualizarea conținutului ori de cîte ori este necesar;
fără costuri de tipărire;
e-cărțile pot fi oricînd multiplicate într-un număr practic nelimitat de exemplare;
spațiu de depozitare pe computer foarte mic ;
livrarea se poate face repede și oriunde în lume cu ajutorul Internetului
Beneficii pentru cititorii de ME:
intră în posesia informației dorite într-un timp minim;
comanda, plata și primirea unui e-book se realizează în cîteva minute în fața computerului conectat la Internet;
păstrarea anonimatul în momentul cumpărării;
un e-book poate fi citit ușor, avînd posibilități de a modifica dimensiunea textului la mărimea dorită;
căutarea facilă prin paginile unui e-book;
manuale electronice nu se deteriorează și nici nu se îngălbenesc în timp;
transportarea oriunde, o întreaga bibliotecă poate să se afle doar pe un CD.
Dezavantajele utilizării cărților electronice
Un prim dezavantaj ar fi lipsa unor standarde de publicare electronică universal acceptate. Diversitatea formatelor de publicare electronică de pînă acum face necesară existența pe calculatorul pe care se citește cartea a acelor programe capabile de a vizualiza conținutul. În ultima vreme pentru publicarea electronică a documentelor s-au impus formatele: PDF (Portable Document Format), PS (Post Script) , DVI (DeVice Independent).
O carte electronică nu se poate citi decît pe un calculator, pe cînd o carte tipărită poate fi luată și citită oriunde. Totodată, pe un laptop poți purta și citi sute de cărți și articole, adevărate biblioteci.
Un alt dezavantaj al cărților este că în format electronic adnotarea nu se poate face, iar în format tipărit acest lucru este posibil.
Cărțile tipărite există de sute de ani pe cînd cele electronice au o viață mai scurtă, de multe ori aceasta fiind legată de existența tipului de program cu care au fost create. Dar programele de citire sau creare a e-books sunt legate de dezvoltarea tehnologiei informatice. Nu avem cărți electronice mai vechi de 10 – 15 ani pentru că alta era dezvoltarea tehnologică în domeniu atunci.
Formate uzuale de cărți electronice
Cărțile electronice sunt obținute din două surse: prin scanarea cărților originale și prin scrierea lor pe calculator. Astfel o carte poate să se afle în două tipuri de formate:
înșiruire de imagini a cărții originale;
un text.
Diferențele între cele două formate sunt:
cărțile scanate, păstrate ca imagine, pot fi ușor prelucrate ca imagini, ocupă mult spațiu pe calculator, textul nu poate fi modificat ușor, sunt imposibil de citit cu un cititor de ecran.
cărțile în format text sunt făcute pentru a fi modificate cu ușurință, ocupă spațiu redus pe disk și pot fi editate pe calculatoare modeste, sunt prietenoase cu cititoarele de ecran.
Cărțile electronice, de obicei, se găsesc în următoarele formate electronice:
Portable Document Format (.PDF) – este un format dezvoltat de firma Adobe. Pentru citire se poate folosi AcrobatReader care are suport pentru cititoarele de ecran.
Microsoft Reader (.lit) – este o platformă software dezvoltată de către firma Microsoft este special făcut pentru utilizarea cărților pe calculator.
Microsoft Word (.doc) – este un format de text ce este ușor de folosit pentru redactarea de text, fiind foarte popular mai ales pentru tehnoredactarea ad-hoc.
Post Script – este un format dezvoltat de firma Adobe, destinat imprimantelor, destul de popular pe platforme Unix.
DjVu – un format dezvoltat de AT&T pentru cărți scanate, dar care poate să conțină nu numai imaginile paginilor cît și textul. Cărțile în acest format sunt de dimensiuni mult mai mici (de 3 pînă la 8 ori) decît echivalentul lor PDF.
HTML este un format utilizat în special pentru a citi direct pe Internet, sau ca bază pentru compilatoare care transformă cărțile în executabile ce pot fi ulterior descărcate pe propriul calculator în vederea lecturii. Acest format beneficiază de aportul hiperlegăturilor și celorlalte componente Web, însă se îndepărtează destul de mult de cartea tradițională.
Ce instrumente informatice pot fi utilizate?
Standardul ePUB3 – .epub;
Adobe Reader versiunea 7 (cel puțin)- .pdf;
Open Office + convertirea în .pdf, .epub etc.;
Microsoft Word, Power Point etc;
Wikipedia, Ck-12, Moodle, eFront, ATutor etc.;
Tehnologiile Adobe (platforma Adobe eBook, Macromedia Flash, Alisa, Macromedia Director, Macromedia Dreamweaver, etc.);
Utilitare: Lectora Inspire, iBook etc.
2.1.2. Organizarea Structurala a ME
Cărțile electronice oferă un potențial enorm ca instrumente de predare și învățare, de aceea ele trebuie să fie structurate după anumite standarde.
Structura ME reprezintă o totalitate de documente hipertextuale, conținutul cărora poate fi aranjat după diverse strategii și scenarii pedagogice. Conform studiului efectuat de Railean E.
ME este compus din:
pagina de titlu,
elementul „instruire și evaluare” (capitole),
elementul „control” (itemi),
elementul “accesorii” (glosar, ajutor)
probe de evaluare sumativă.
ME poate fi descompus în module, capitole, paragrafe, teme, secțiuni și ecrane.
Pagina principală a unui ME este pagina titlu, care reprezintă o interfața grafică cu utilizatorul (GUI –grafical user inteface). Interfața GUI asigura interactivitatea dintre textul manualului și utilizator cu ajutorul pictogramelor, butoanelor, imaginilor sau ecranului tangibil). În plus, în cadrul unui ME se recomandă de inclus date despre “denumirea instituției; cursului; meniul; ajutorul (componenta „Help”); recomandări metodice; orarul; referințe bibliografice; indicații la realizarea lucrărilor practice și a sarcinilor de evaluare și informația despre autori”. În variantele elaborate pentru suport digital portabil ME poate include și notificări prin mesageriile Google, Twitter, etc.
Textul poate fi transformat în instrumente didactice puternice prin adăugarea de: Hiperlegături la lucrări de referință (dicționare on-line, enciclopedii) și site-uri Web; Grafică;Sunet – muzică și voce; Filme; Simulări; Interacțiune; Teste; Jocuri; Evaluare cu ajutorul computerului; Feedback.
În prezent, manualele trebuie să îndeplinească următoarele cerințe:
Informația cu privire la cursul selectat trebuie să fie bine structurată și să prezinte un curs cu idei finisate cu un număr limitat de noi concepte.
Fiecare fragment, împreună cu textul, ar trebui să ofere informații audio sau video ("lecție vie"). Elementul obligatoriu al interfeței pentru lecții „vii” este fi bara de derulare, care va permite repetarea prelegerii de oriunde.
Informația textuală poate duplica unele părți ale prelegerii vii.
Pe ilustrațiile care prezintă modele complexe sau dispozitive, trebuie să existe un indiciu instantaneu, care apare sau dispare sincronic cu mișcarea cursorului peste elementele individuale ale ilustrației (hărți , planuri, diagrame, asamblare produs de desen, etc.).
Partea de text trebuie să fie însoțită de numeroase referințe încrucișate, care permite economisirea de timp în găsirea informațiilor necesare, precum și un puternic element de căutare. Un element promițător poate fi conectarea unui dicționar explicativ specializat pentru domeniul dat.
Video sau animația trebuie să însoțească secțiunile care sunt dificil de înțeles în prezentarea obișnuită. În acest caz, timpul necesar pentru utilizatori este de cinci-zece ori mai puțin în comparație cu manualul tipărit. Unele evenimente nu pot fi descrise (cascada, focul, etc.). Clipuri video permit să schimbați timpul și să demonstrați fenomenele în accelerare sau fotografiere selectivă.
Prezența informației audio, care în multe cazuri este partea principală și, uneori, de neînlocuit a conținutului manualului.
Moduri de funcționare ale M.E. Există 3 moduri de lucru a ME:
Training/învățare fără verificarea cunoștințelor;
Training/învățare cu verificarea cunoștințelor, la sfîrșitul fiecărui capitol/secțiuni, prin intermediul întrebărilor de control pentru a determina gradul de însușire a materialului;
Testarea/evaluarea, concepută pentru controlul total al cunoștințelor cu afișarea notei finale.
În prezent, ME trebuie să îndeplinească următoarele cerințe: structurare, facilitate în manipulare, prezentarea adecvată a materialului. Pentru a satisface aceste cerințele, este recomandabil de a utiliza tehnologia hipertext .
Versiunea electronică a ME conține în sine și mijloacele de control, deoarece controlul cunoștințelor este una dintre principalele probleme în domeniul educației. O perioadă lungă de timp în sistemul național de învățămînt, controlul cunoștințelor se efectua pe cale orală. În prezent, se utilizează diferite metode de evaluare, inclusiv și evaluarea asistată de calculator. În sistemele de învățămînt la distanță, utilizarea tehnologiei moderne permite rezolva problemei date într-un mod calitativ nou, diferit de cel precedent. În așa mod putem, putem spune că utilizarea noilor tehnologii ale informației contribuie la sporirea eficienței de formare, precum și, reprezintă un instrument indispensabil pentru auto-formarea instruitului.
2.1.3. Caracteristicile ME
ME este o carte alternativă care oferă educatului mai multe surse de informație, un suport și mijloc electronic de realizare a procesului de învățămînt, un sistem adaptiv care include legături hipermedia și prezentarea adaptivă a contextului informațional.
Caracteristici generale: suport digital, hipertext, multimedia (simulări, jocuri educative), animație interactivă, acces online sau după dezarhivare, 3D, sarcini de evaluare (auto-evaluare), biblioteci digitale, poate fi rapid modificat, diseminat, audiat, completat, personalizat etc.
Reieșind din tipurile tradiționale de activități de învățare ME pot fi clasificate ca:
Tutoriale – purtătorul de informații de învățare specifice unei discipline, conținutul căruia trebuie să fie suficient pentru a studia disciplina în întregime. În afară de informațiile de învățare, manualul trebuie să conțină modulul de verificare a asimilării de cunoștințe, întrebări de control, un modul de training pentru testarea cunoștințele teoretice.
Problemare/practice/exersare (atelier de lucru) – o formă electronică a manualului destinată pentru exersarea abilităților de rezolvare a problemelor tipice unui domeniu. Acest tip de ME se bazează nemijlocit pe modulul tutorial, deoarece cînd există dificultăți în găsirea soluțiilor corecte la întrebările puse sau în rezolvarea problemelor se va recurge la căutarea în tutoriale.
Jocuri educaționale – o formă de ME destinată pentru formarea abilităților practice, cunoștințelor pragmatice în rezultatul deciziei colectivă a unei sarcini înaintate de profesor.
Sisteme de control a cunoștințelor pe calculator (Evaluarea asistată de calculator) – formă de ME necesar pentru a determina nivelul de cunoștințe a elevului/studentului într-un domeniu dat (pe disciplină, pe module, pe capitole) și evaluarea acestuia în raport cu cerințele stabilite.
Laboratoare Virtuale – practici de laborator automatizate destinate pentru cercetarea unui obiect/fenomen/proces prin experimentarea asupra modelelor lor computerizate.
Simulatoare – formă de ME destinat pentru a dezvolta abilitățile practice într-o anumită activitate.
Alte instrumente suplimentare pot include următoarele tipuri de ME:
Referințe – informații de bază privitor la o anumită disciplină (discipline). De asemenea, furnizează informații suplimentare (extinse) utilizate în procesul educațional.
Lecție multimedia – curs video, seminar de prezentare video.
În practică, se întîlnesc sisteme complexe de învățare, bazate pe calculator, care rezolva o gamă largă de activități educaționale și includ drept componente diferite tipuri de resurse educaționale.
În funcție de implementare resursele educaționale se pot împărți ca locale, care rulează pe un anumit calculator și de rețea care funcționează în rețelele locale sau globale. În învățămîntul la distanță pot fi aplicate ME care funcționează nu numai pe baza rețelelor globale, dar și locale, care trebuie să fie mai întîi încărcate la calculatorul instruitului.
Este necesar de menționat și despre ME intelectuale, care realizează funcții asociate cu intelectul uman și care asigură rezolvarea de probleme creative. În categoria aceasta intră sisteme expert și sisteme de învățare adaptivă.
2.1.4. Etapele de Elaborare a ME
Etapele de elaborare a manualului electronic
ME poate fi elaborat ca (1) resursă pedagogică sau ca (2) mijloc de învățare constructivistă. În calitate de resursă pedagogică ME poate fi accesat cu scopul de a citi/audia/vizualiza informația, a exersa în rezolvarea de probleme, a nota idei. ME care servesc drept mijloc de învățare, reprezintă surse pentru formele de instruire flexibile, oferind opțiuni și oportunități pentru personalizarea conținuturilor, învățarea colaborativă sau evaluarea în grup.
Elaborarea ME, asemeni procesului de elaborare a unui software educațional cuprinde 3 etape: proiectare, realizare și testare/evaluare.
Etapele de elaborare a produsului educațional si elementele incluse la fiecare etapa:
Figura 2.1. Prima etapă de creare a produselor electronice.
Figura 2.2. A doua etapă de creare a produselor electronice.
Figura 2.3. A treia etapă de creare a produselor electronice.
La etapa de proiectare se identifică problema, scopul și obiectivele ME, structura ME și tehnologiile educaționale, tehnologiile informaționale. Sunt precăutate documentele din aria curriculară dată, resursele pedagogice, mijloacele de învățămînt, metodele constructiviste de învățare, specifice domeniului ce urmează a fi studiat prin ME, necesitățile grupului-țintă, facilitățile învățării informatizate, analiza documentelor și resurselor școlare.
La etapa de realizare sunt elaborate conținuturile didactice și sarcinile de laborator, tipurile de itemi și formele de evaluare. Aici se ia în considerație metodele, procedeele și tehnicile designului instrucțional, grafica digitală, animația, interactivitatea. Sunt proiectate și elaborate modulele care includ grafică, animație, secvențe audio și video, baze de date etc.
La epata de evaluare se apreciază calitatea și funcționalitatea manualului electronic elaborat. Se corectează erorile de program, design, conținut.
2.1.5. Manualul electronic vizavi de manualul tradițional
Prin ce se aseamănă si prin ce se deosebesc ME de manualele tipărite?
Tabelul 2.1. Prin ce se aseamănă si prin ce se deosebesc ME de manualele tipărite
2.2. S.E(Softuri Educaționale )
2.2.1. Delimitări conceptuale
Softul educațional este un program proiectat pentru a fi folosit în procesul de predare – învățare – evaluare, fiind un mijloc de instruire interactiv, care oferă posibilități de individualizare. Este realizat în funcție de anumite cerințe pedagogice (conținut specific, caracteristici ale grupului țintă, obiective comportamentale) și anumite cerințe tehnice (asigurarea unei interacțiuni individualizate, a feedback-ului secvențial și a evaluării formative).
2.2.2. Clasificarea Softurilor Educaționale
După funcția prioritară pe care o pot îndeplini în cadrul procesului de instruire, softurile educaționale se pot clasifica în:
Softuri interactive – pentru predarea și prezentarea de noi cunoștințe. Acesta este tipul cel mai complex, din punct de vedere pedagogic, pentru că, printr-o interacțiune adaptativă își propune să asigure atingerea, de către utilizator, a unor obiective educaționale. Avînd înglobată o strategie care permite feedback-ul și controlul permanent, determină o individualizare a parcursului, în funcție de nivelul de pregătire al subiectului.
Softurile de acest tip creează un dialog (asemănător celui dintre profesor și elev), între elev și programul respectiv. Interacțiunea / dialogul poate fi controlată de computer (dialog tutorial) sau de către elev (dialog de investigare). În mod, corespunzător, softurile respective se clasifică la rîndul lor în:
softuri tutoriale / lecții ghidate în care calculatorul îl ghidează pe elev, conducîndu-l pas cu pas pentru însușirea de noi cunoștințe sau formarea de deprinderi, după o strategie stabilită de proiectantul softului;
softuri de investigare, în care elevul caută el însuși să obțină informațiile necesare pentru rezolvarea sarcinii propuse, pe baza unui set de reguli. În acest mod, calea parcursă pentru extragerea de informații depinde de nivelul de cunoștințe al celui care învață și de particularitățile stilului său de învățare.
Softuri de exersare (Drill and Practice). -Acestea permit fiecărui elev să lucreze în ritmul său propriu pentru însușirea unor deprinderi specifice. Sunt astfel concepute încît elevul își poate verifica permanent corectitudinea răspunsului dat. Constituie o completare, un supliment al lecției din clasă, fiind o modalitate de realizare a unei învățări individualizate.
Softuri de simulare -permit reprezentarea controlată a unui fenomen sau a unui proces real, pe baza unui model simplificat. Simularea are ca obiectiv formarea la elevi a unor modele mentale ale fenomenelor, proceselor sau sistemelor reale, care să le permită înțelegerea formării sau funcționării acestora. Prin proiectare, softul permite modificarea unor parametri, elevul putînd observa cum prin aceasta se modifică comportamentul / răspunsul sistemului. Largă utilizare la fizică, chimie, astronomie (mișcarea planetelor, formarea anotimpurilor) și geografie.
Softuri tematice – care prezintă subiecte (teme) din diverse domenii ale programei școlare. Au ca obiectiv principal extinderea orizontului de cunoaștere. Există și softuri tematice proiectate în scopul dobîndirii unor competențe de natură profesională. Deoarece softurile din această categorie nu se bazează pe o anume strategie didactică, modul efectiv de lucru este stabilit de către profesor.
softuri utilitare. Sunt instrumente informatice concepute pentru a acoperi o arie largă de activități, de la cele cu caractere de rutină și repetiție (dicționare, tabele de calcul, tabele de formule, tabele tehnice), la cele cu caracter creativ. Un loc aparte ocupă enciclopediile care pot fi folosite în multiple moduri, în funcție de talentul cadrului didactic, putînd fi adaptate diferitelor niveluri de vîrstă și de instruire ale elevilor. În general, enciclopediile permit un dialog de investigare, utilizatorul putînd naviga prin accesarea unor cuvinte cheie. Enciclopediile pot fi folosite pentru prezentarea unor imagini, pentru consolidarea cunoștințelor de limbi străine, pentru activități integrate si interdisciplinare, pentru învățarea prin descoperire.
2.2.3. Tehnici de realizare și utilizare a softurilor educaționale în procesul de instruire
Softul educațional reprezintă un program informatizat, proiectat special pentru rezolvarea unor sarcini sau probleme didactice/educative prin valorificarea tehnologiilor specifice instruirii asistate de calculator.
Dezvoltarea TIC a determinat deplasarea accentului de la procesele cognitive periferice (atenția, percepția, încărcarea motivațională) către procesele cognitive centrale (memoria, raționamentul, rezolvarea de probleme) și procesele noncognitive (motivație, afectivitate). Astfel, se pot identifica trei direcții de abordare ce pot servi la proiectarea softurilor educaționale (direcții noi în didactică), avînd în centru, elevul, în concordanță cu principiile softurilor educaționale.
Împărțirea în pași sau secvențe de instruire mai extinse sau mai comprimate, urmate de feedback, permite parcursuri individuale prin intermediul elevului, prin dozarea timpului și a efortului, în funcție de capacitățile cognitive. Datorită nivelului ridicat de interactivitate, utilizatorul poate să-și aleagă traseul propriu în căutarea informațiilor dorite.
Un soft educațional, utilizat în forma de organizare pe clase și lecții trebuie să țină cont si de resursele de timp. De exemplu, lecția de autoinstruire nu trebuie să depășească 20-30 min, demonstrațiile. 10 min, verificarea cunoștințelor nu trebuie să dureze mai mult de 10-30 min. Utilizarea unui soft educațional produce modificări de comportament și de rol, mai ales în cazul profesorului. Rolul acestuia se înnoiește în mod fundamental la nivelul elaborării programului: un soft educațional mobilizează competența unor profesori, pedagogi, psihologi care colaborează cu experți (informaticieni, tehnicieni, designeri) în realizarea softului. Proiectarea unei lecții interactive de o oră solicită un efort de 100 pînă la 300 de ore de proiectare didactică și a programului.
De asemenea, rolul profesorului se modifică și la nivelul managementului clasei și a lecției: profesorul coordonează/dirijează activitatea. Dezvoltarea unui soft educațional presupune etape de analiză, proiectare, scriere, testare, al programelor.
Dezvoltarea unui soft educațional poate fi folosită pentru a face referire la programarea calculatoarelor, însă într-un sens mai extins reprezintă totalitatea activităților de realizare ale unui produs care să contribuie la organizarea unui proces planificat și structurat în predare/învățare.
Scopul final este de a obține o soluție eficientă și care poate evolua în timp. Implementarea, testarea, verificarea și validarea softurilor educaționale sunt cele mai importante etape de realizare ale softurilor. Pentru înțelegerea lor este însă nevoie de cunoașterea tuturor etapelor. Deși sunt considerate etape separate, între ele există o puternică relație de interdependență.
Analiza cerințelor este prima etapă a ciclului de realizare a unui soft în care se stabilesc cerințele aplicației, pornind de la cerințele utilizatorului final, se identifică funcțiile viitorului soft educațional precum și datele implicate. Această etapă răspunde la întrebarea ce se va realiza prin dezvoltarea acestor softuri.
Proiectarea reprezintă acea etapă a ciclului de realizare a unui produs în care se stabilește modul de realizare a cerințelor identificate în etapa de analiză, adică trebuie să răspundă la întrebarea cum se vor realiza aceste cerințe atît la nivel general cît și la nivel de detaliu. Această etapă pornește deci de la cerințele si specificațiile definite anterior și continuă cu detalierea și transformarea acestora pînă la definirea structurii unei soluții care să fie reprezentată folosind un limbaj grafic, textual sau mixt. Proiectul astfel obținut trebuie să poată fi utilizat mai departe la realizarea sau elaborarea unor însărcinări care vor ușura munca profesorului în procesul de predare/învățare.
Implementarea codului reprezintă scrierea textului folosind formatul și sintaxa unui limbaj de programare ales. Codul este special conceput pentru a facilita munca unui programator, astfel oferind posibilitatea acestuia să specifice operațiile ce vor fi realizate de către calculator. Integrarea se referă la faptul că un modul poate fi integrat în interiorul unui alt modul mai complex, sau că un modul mai complex poate fi realizat din mai multe module simple.
Prin integrare, datele sau informațiile oferite la ieșire de primul modul pot fi folosite de către un al doilea modul ca valori de intrare cu condiția ca ambele module să respecte același format la ieșire, respectiv intrare.
Testarea softurilor educaționale reprezintă o investigație dirijată în scopul de a obține informații legate de calitatea produsului software realizat în etapele anterioare. Verificarea asigură că produsul e construit în concordanță cu cerințele, specificațiile și standardele specificate. Validarea asigură că produsul va fi utilizabil pe piață.
Implementarea reprezintă realizarea unei aplicații sau execuția unui plan, unei idei, unui model, etc. În știința calculatoarelor implementarea reprezintă realizarea unui algoritm sub formă de program. Există numeroase aplicații care pot utiliza diferite standarde.
Este cunoscut faptul că prezența unuia sau a mai multor utilizatori în cadrul tuturor etapelor de realizare a softurilor este una benefică. De exemplu prezența utilizatorului la realizarea designului sistemului, li se oferă posibilitatea să modeleze sistemul în conformitate cu prioritățile lor și li se oferă posibilitatea să adapteze softul final conform cerințelor lor. În plus există o probabilitate ca să reacționeze mult mai ușor la schimbări.
Implementarea unui soft educațional reprezintă munca în echipă a unui număr mare de dezvoltatori de programe de multe ori aflați în locații diferite (ex: țări diferite). Astfel este necesară folosirea unor metode de implementare a softurilor educaționale. O metodă de implementare a unui soft educațional reprezintă o abordare sistematică structurată pentru a integra efectiv un serviciu de bază sau o componentă în structura întregului soft realizat.
Majoritatea aplicațiilor sunt distribuite într-un format de tip executabil, care nu conține cod sursă. Utilizatorul nu trebuie să cunoască modul cum a fost implementat programul, ci numai ce face programul. În caz contrar acesta ar putea modifica codul sursă sau înțelege cum funcționează. Codul sursă este în primul rînd folosit pentru a comunica unui sistem de calcul ce are de făcut.
Un alt scop este acela ca odată realizat un cod sursă într-o aplicație cu o anumită funcție, acesta să poată fi utilizat în multiple alte situații ale aceluiași program sau a unui alt program care are de realizat aceiași funcție.
Această tehnică este folosită de către programatori atît pentru economisirea de timp cît și pentru învățarea de tehnici noi de implementare a unui program. Codul sursă al unui program poate fi conținut de către un singur fișier sau de către mai multe fișiere. Deși este de dorit evitarea acestei situații, în anumite cazuri este necesară scrierea codului sursă în limbaje de programare diferite.
Calitatea unui soft educațional este dată de modul în care acesta este implementat și are implicații puternice în care ulterior, un alt programator poate înțelege testa și modifica codul inițial. Calitatea softului educațional este dată de anumite caracteristici care au fost prezentate mai sus. Pentru ca un soft să fie considerat de calitate sunt necesare respectarea anumitor reguli de implementare.
Un soft educațional pentru a putea fi considerat funcțional este suficient să îndeplinească cerințele de realizare, el trebuie să respecte și o serie de alte cerințe însă nu există softuri care sunt lipsite de erori. Un soft nu este finalizat odată cu lansarea sa pe piață deoarece ulterior pot fi oricînd adăugate funcționalități noi.
Un soft educațional trebuie astfel conceput încît să poată fi înțeles, testat, corectat și modificat cu ușurință și cu riscuri cît mai mici de generare de noi erori. Softurile educaționale sunt caracterizate de o serie de calități care au implicații atît în ceea ce privește implementarea codului sursă al softului, cît și al altor operații cum ar fi testarea, verificarea, validarea, integrarea.
Prin corectitudine se exprimă cît de des rezultatul dat de program este corect. Prin aceste caracteristici se înțelege cantitatea de resurse folosite de către program. Cu cît sunt folosite mai puține resurse cu atît eficiența este mai mare. Acestea includ distribuirea corectă de resurse cum ar fi ștergerea de fișiere temporare sau de date stocate inutil în memorie, folosirea inutilă a rețelei.
O importanță deosebită în acest caz o are și structura hardware. De multe ori un program este conceput în anumite scopuri pe baza cărora se alege și configurează sistemul de calcul pe care va funcționa programul respectiv.
Astfel structura acestui sistem trebuie astfel aleasă încît costurile de cumpărare ale hardului să fie orientate către creșterea performanței la utilizarea softurilor prin creșterea performanțelor componentelor hardware folosite mai intens (ex: în cazul serverelor folosite intens pentru stocarea de date să se pună mai mult accentul pe viteza de stocare a datelor decît pe cea de procesare).
Capitolul III.
Elaborarea și implementarea unei aplicații educaționale în mediul de programare DELPHI pentru studierea modulului “Informația” la etapa liceală
Softul, implementat în mediul de programare Delphi, este un soft educațional fiind un soft interactiv de învățare ce are înglobată o strategie care permite feedback-ul și controlul permanent, determinînd o individualizare a parcursului în funcție de nivelul de pregătire al subiectului. Acesta este genul cel mai complex, din punct de vedere pedagogic, pentru că își propune printr-o interacțiune adaptativă să asigure atingerea de către utilizator, prin rularea lui integrală, a unor obiective educaționale.
3.1. Descrierea formei de start
Softul educațional pornește de la o Formă principală în care sunt prezentate 4 teme, unde pentru fiecare temă în parte se prezintă diverse activități de învățare la unitatea de conținut “Informația”, din aria curriculară la Informatică pentru clasa a X-a.
Img 3.1. Forma de start al softului educațional.
Temele propuse sunt:
Cantitatea de Informație în mesaje text;
Unitatea de măsură a cantității de informație și multiplii săi;
Informația mesajelor continue;
Cuantizarea imaginilor;
Activitățile de învățare propuse la fiecare tema sunt:
Estimare a cantității de informație în texte;
Determinarea cantității de informație a imaginilor;
Determinarea cantității de informație a segmentelor video;
Determinarea cantității de informație a segmentelor audio;
Determinarea cantității de informație a mesajelor continue;
Exprimarea cantității de informație în biți, octeți și multiplii lor;
La apăsarea cu mouse-ul pe temele propuse se deschide o nouă formă cu teoria de învățare a temei date și activități de fixare a cunoștințelor.
Pentru fiecare SpeedButton vom scrie următorul rînd de cod ce va deschide o formă nouă:
Formi.Show;
– unde lui i îi va corespunde numărului fiecărei forme ce corespunde butonului necesar.
Principalele componente ce au fost folosite pentru proiectarea interfeței sînt:
TLabel
TImage
TspeedButton
3.2. Descrierea formei activităților de învățare la tema „Cantitatea de informație în mesaje text”.
La efectuarea unui click pe tema “Cantitatea de informație în mesaje text” apare o noua formă în care sunt proiectate și elaborate exerciții interactive de fixare a cunoștințelor la tema respectivă.
Principalele componente ce au fost folosite sînt [5]:
TPanel
TLabel
TImage
TSpeedButton
TEdit
TPanel
Img 3.2. Forma 2 cantitatea de informație a mesajelor text.
În această aplicație sunt elaborate două exerciții, în care elevul trebuie să calculeze și să introducă valoarea cantității de informație a unui mesaj textual reprezentat în diferite situații. Pentru efectuarea calculelor, elevul va utiliza formulele de determinare a cantității de informative afișate în partea dreaptă a formei.
Înafară de noțiunile de bază și formulele de calcul ale cantității de informație, în partea dreaptă a formei se demonstrează, printr-un exemplu, cum se calculează cantitatea de informație a unui mesaj textual introdus de către utilizator în componenta de tip TLabel, prin apăsarea butonului ”Calcularea cantității de informație”.
Img 3.2.1. Noțiunile de bază, formulele. Exemplu.
Pentru determinarea și afișarea cantității de informație a mesajului introdus de la tastatură de către utilizator în component Edit, au fost scrise următoarele instrucțiuni în evenimentul OnClic al butonului ”Calcularea cantității de informație”:
procedure TForm2.BitBtn1Click(Sender: TObject);
var s:string;i,n:integer;
begin
s:=edit1.Text;{se memorează șirul de caractere introdus in Edit1}
n:=length(s); {determinam numărul de caractere introdus}
i:=8*n; {calculam cantitatea de informație a n caractere}
label11.Caption:=inttostr(i)+' biti'; {se afișează in Label cantitatea de informație
exprimata in biti}
label11.Visible:=true;
label12.Caption:=inttostr(n)+' octeti';{se afișează in Label cantitatea de
informație exprimata in octeti}
label12.Visible:=true;
end;
În aceeași formă se propun două exerciții, prin intermediul cărora elevii își vor fixa cunoștințele la tema respectivă.
În primul exercițiu, elevul trebuie să calculeze cantitatea de informație (exprimate în biți și octeți) afișate în ziar.
Img 3.2.2. Prima activitate de învățare.
Numărul de simboluri a unei pagini de ziar și numărul de pagini ale ziarului sunt generate aleator și afișate în componente de tip TLabel. Rezultatele calculate ale cantității de informație (exprimate în biți ți octeți) vor fi introduce în componentele de tip Tedit. Pentru a-și verifica răspunsurile, se va accesa SpeedButton-ul ”Verificați !”, astfel încît în componenta Label se va afișa cuvîntul ”Corect !” sau ”Incorect !”.
În exercițiul al doilea elevul trebuie să calculeze cantitatea de informație (exprimate în biți și octeți) a unei dictări.
Img 3.2.3. A doua activitate de învățare.
Numărul de simboluri/minuta și valoarea timpului dictării sunt generate aleator și afișate în componente de tip TLabel. Rezultatele calculate ale cantității de informație (exprimate în biți ți octeți) vor fi introduce în componentele de tip Tedit. Pentru a-și verifica răspunsurile, se va accesa SpeedButton-ul ”Verificați !”, astfel încît în componenta Label se va afișa cuvîntul ”Corect !” sau ”Incorect !”.
Pentru generarea datelor problemelor și determinarea valorilor cantităților de informație, am scris următoarele instrucțiuni în evenimentul OnClick a SpeedButton-ului ”Încearcă să rezolvi”:
procedure TForm2.SpeedButton1Click(Sender: TObject);
begin
edit2.Text:='';edit3.Text:='';label20.Visible:=false;label21.Visible:=false;
{se curata componentele Edit in care se introduce rezultatul de către elev}
// ………….. exercițiul 1
randomize;
n1:=20000+random(20000); {se generează numărul de simboluri a unei pagini de ziar}
n2:=5+random(7); {se generează numărul de pagini}
i:=n1*n2*8; {se calculează cantitatea de informație a paginilor}
label22.Caption:=inttostr(n1); {afișam numărul de simboluri in Label}
label23.Caption:=inttostr(n2); {afișam numărul de pagini in Label}
// …………… exercițiul 2
edit4.Text:='';edit5.Text:='';label30.Visible:=false;label31.Visible:=false;
{se curata componentele Edit in care se introduce rezultatul de către elev}
nn1:=10+random(30);{se generează numărul de simboluri scrise pe minut la o dictare}
nn2:=5+random(7);{se generează durata dictării}
ii:=nn1*nn2*8; {se calculează cantitatea de informație a unei dictări}
label32.Caption:=inttostr(nn1);{afișam numărul de simboluri scrise pe minut in Label}
label33.Caption:=inttostr(nn2); {afișam durata dictării in Label}
end;
Pentru verificarea rezultatelor introduse în componentele Edit, au fost scrise următoarele instrucțiuni în evenimentul OnClick al SpeedButton-ului ”Verificați!”:
procedure TForm2.SpeedButton2Click(Sender: TObject);
{procedura butonului2 pentru verificarea rezultatelor exercițiului 1 }
begin
if edit2.text=inttostr(i)
thenbegin label20.Caption:='Corect ! ';label20.Font.Color:=clblue; end
else begin label20.Caption:='Gresit ! ';label20.Font.Color:=clmaroon; end;
{daca coincide rezultatul introdus (exprimat in bit) in edit2 cu cel calculat i,
atunci se va afișa prin Label cuvîntul 'Corect !'
altfel se va afișa prin Label cuvîntul 'Incorect !'}
if edit3.text=inttostr(n1*n2)
then begin label21.Caption:='Corect ! ';label21.Font.Color:=clblue; end
else begin label21.Caption:='Gresit ! ';label21.Font.Color:=clmaroon; end;
{daca coincide rezultatul introdus (exprimat in byte) in edit3 cu cel calculat n1*n2,
atunci se va afișa prin Label cuvîntul 'Corect !'
altfel se va afișa prin Label cuvîntul 'Incorect !'}
label20.Visible:=true; {componentele Label ce afișează mesajul 'Corect/Incorect', vor fi
label21.Visible:=true;vizibile}
end;
3.3. Descrierea formei activităților de învățare la tema „Unitatea de măsură a informației și multiplii săi”
La apăsarea unui click pe tema “Unitatea de măsură a informației și multiplii săi” apare o noua formă în care sunt proiectate și elaborate exerciții interactive de fixare a cunoștințelor la tema “Exprimarea cantității de informație în biți, octeți și multiplii lor”, în același timp, sunt prezentate relațiile de exprimare a cantității de informație în biți, octeți și multiplii lor, prin component de tip TLabel..
În această aplicație elevul trebuie să calculeze și să introducă valorile de măsurare a cantității de informație în biți octeți și multiplii săi.
Principalele componente ce au fost folosite sînt [5]:
TSpeedButton
TLabel
TImage
TEdit
TPanel
TBitBtn
Img 3.3. Forma 3 „Unitatea de măsură a informației și multiplii săi”
Valorile pentru multiplii bitului și octetului se generează aleator și se afișează în componentele de tip TLabel, rezultatele calculate vor fi introduse în componentele de tip Tedit, cu ajutorul butoanelor 0, 1, 2, …, 9 reprezentate prin componente de tip BitBtn. Verificarea se face prin accesarea unui clic pe SpeedButton-ul ”Verificați !”.
Pentru generarea valorilor cantității de informație reprezentate prin multiplii bitului în componentele Label, au fost scrise următoarele instrucțiuni în evenimentul OnClick al SpeedButton-ului ”Încearcă să rezolvi”:
procedure TForm3.SpeedButton1Click(Sender: TObject);
begin
label20.Visible:=false;label30.Visible:=false;
label23.Visible:=false;label29.Visible:=false;
label34.Visible:=false;
{se fac invizibile componentele Label prin care se afișează mesajul Corect/Incorect}
edit2.Text:='';edit4.Text:='';edit3.Text:='';
edit5.Text:='';edit6.Text:='';{se curata componentele Edit in care se introduc rezultatele}
randomize;
// ex 1
n1:=1024+random(2000); {se generează valoarea cant. de inf. in Mbit}
r1:=n1/1024; {se exprima cant de inf in Gbit}
label26.Caption:=floattostr(n1)+' Mbit';
// ex 2
n2:=24+random(1400); {se generează valoarea cant. de inf. in bit}
r2:=n2/8; {se exprima cant de inf in byte}
label15.Caption:=floattostr(n2)+' biti';
// ex 3
n3:=1+random(15);{se generează valoarea cant. de inf. in Kbit}
r3:=n3*128; {se exprima cant de inf in byte}
label19.Caption:=inttostr(n3)+' Kbit';
// ex 4
r4:=1+random(100); {se exprima cant de inf in Kbyte}
n4:=r4*8; {se generează valoarea cant. de inf. in Kbit}
label24.Caption:=inttostr(n4)+' Kbit';
// ex 5
n5:=1+random(15); {se generează valoarea cant. de inf. in Mbit}
r5:=n5*128; {se exprima cant de inf in Kbyte}
label31.Caption:=inttostr(n5)+' Mbit';
end;
Pentru verificarea rezultatelor introduse de către elevi în componentele de tip TEdit, au fost scrise următoarele instrucțiuni în evenimentul OnClick ale SpeedButton-ului ”Verificați !”:
procedure TForm3.SpeedButton2Click(Sender: TObject);
begin
if (edit2.Text<>'')and(edit4.Text<>'')and(edit3.Text<>'')
and(edit5.Text<>'')and(edit6.Text<>'')thenbegin
{va avea loc procesul de verificare daca componentele edit vor fi diferite de spațiul vid}
if (strtofloat(edit2.Text)<r1+0.2)and(strtofloat(edit2.Text)>r1-0.2)
then label20.Caption:='Corect !'
else label20.Caption:='Incorect !';
{daca in Edit2 rezultatul introdus coincide aproximativ cu valoarea calculata
atunci in compnenta Label20 se va afișa mesajul Corect
altfel se va afișa mesajul Incorect}
if (strtofloat(edit4.Text)<r2+0.2)and(strtofloat(edit4.Text)>r2-0.2)
then label30.Caption:='Corect !'
else label30.Caption:='Incorect !';
if (strtofloat(edit3.Text)=r3) then label23.Caption:='Corect !'
else label23.Caption:='Incorect !';
if (strtofloat(edit5.Text)=r4) then label29.Caption:='Corect !'
else label29.Caption:='Incorect !';
if (strtofloat(edit6.Text)=r5) then label34.Caption:='Corect !'
else label34.Caption:='Incorect !';
label20.Visible:=true;label30.Visible:=true;label23.Visible:=true;
label29.Visible:=true;label34.Visible:=true;
end;
end;
3.4. Descrierea formei activităților de învățare la tema „Informația mesajelor continue”
La apăsarea unui click pe tema “Informația mesajelor continue” apare o nouă formă în care sunt proiectate și elaborate exerciții interactive de fixare a cunoștințelor la această temă, în același timp, din punct de vedere teoretic, sunt prezentate noțiunile de bază și formulele de calcul a cantității de informație mesajelor continue.
Pentru fixarea cunoștințelor la tema respectivă sunt proiectate trei activități de învățare:
Determinarea cantității de informație furnizate de aparate tehnice de măsurare;
Determinarea cantității de informație furnizate de reprezentări grafice;
Determinarea cantității de informație a secvențelor audio.
Img 3.4. Forma 4 „Informația mesajelor continue”
Principalele componente ce au fost folosite sînt [5]:
TSpeedButton
TLabel
TImage
TEdit
TPanel
TBitBtn
În primul exercițiu elevul trebuie sa calculeze și sa introducă valoarea cantității de informație furnizate de vitezometru (termometru, voltmetru, ampermetru, altimetrul, barometru).
Din imaginea ce-l prezintă pe vitezometru (termometru, voltmetru, ampermetru, altimetrul, barometru) elevul trebuie să determine și să introducă valorile intervalului de cuantificare, preciziei de măsurare, în baza cărora va calcula numărul de cuante și cantitatea de informație într-un eșantion, conform relațiilor afișate pe formă (în partea dreaptă).
Img 3.4.1. Determinarea cantității de informatie a vitezometrului.
Imaginea aparatului de măsurare se afișează aleator în componenta de tip TImage, din imagine elevul trebuie să determine și să introducă valorile intervalului de cuantificare, preciziei de măsurare în componentele de tip Tedit, în baza cărora va calcula și va introduce numărul de cuante și cantitatea de informație într-un eșantion în componentele de tip TEdit.
Pentru generarea imaginii aparatului de măsurare afișate prin component TImage, au fost scrise următoarele instrucțiuni în evenimentul OnClick al SpeedButton-ului ”Încearcă să rezolvi”:
randomize;
// ex 1
edit1.Text:='';edit2.Text:='';edit3.Text:='';edit4.Text:='';edit5.Text:='';
{se curata componentele Edit pentru introducerea rezultatelor}
image19.Picture:=image35.Picture ;image21.Picture:=image35.Picture;
image20.Picture:=image35.Picture;image22.Picture:=image35.Picture;
image23.Picture:=image35.Picture;
{imaginile in care se afișează bifa/crucea (specificînd rezultatul corect sau Gresit)
se înlocuiesc cu o imagine vida}
i:=random(6); {se generează o cifra din sase de la 0..la 5 ce va specifica numărul imaginii
a aparatelor de măsurare ce va fi afișata}
case i of
0:begin image7.Picture.Bitmap:=image10.Picture.Bitmap;
smin:=0;smax:=100;ds:=4; n:=(abs(smax-smin)/ds)+1;cI:=ln(n)/ln(2);end;
{pentru valoarea zero se va afișa imaginea Voltmetrului,
pentru care se va calcula numărul cuantelor si cant de inf furnizata }
1:begin image7.Picture.Bitmap:=image11.Picture.Bitmap;
smin:=0;smax:=240;ds:=5; n:=(abs(smax-smin)/ds)+1;cI:=ln(n)/ln(2);end;
{pentru valoarea 1 se va afișa imaginea Vitezometrului,
pentru care se va calcula numărul cuantelor si cant de inf furnizata }
2:begin image7.Picture.Bitmap:=image12.Picture.Bitmap;
smin:=35;smax:=42;ds:=0.1;n:=(abs(smax-smin)/ds)+1;cI:=ln(n)/ln(2);end;
{pentru valoarea 2 se va afișa imaginea Termometrului medical,
pentru care se va calcula numărul cuantelor si cant de inf furnizata }
3:begin image7.Picture.Bitmap:=image13.Picture.Bitmap;
smin:=0;smax:=5;ds:=0.2; n:=(abs(smax-smin)/ds)+1;cI:=ln(n)/ln(2);end;
{pentru valoarea 3 se va afișa imaginea Ampermetrului,
pentru care se va calcula numărul cuantelor si cant de inf furnizata }
4:begin image7.Picture.Bitmap:=image14.Picture.Bitmap;
smin:=0;smax:=2000;ds:=10; n:=(abs(smax-smin)/ds)+1;cI:=ln(n)/ln(2);end;
{pentru valoarea 4 se va afișa imaginea Altimetrului,
pentru care se va calcula numărul cuantelor si cant de inf furnizata }
5:begin image7.Picture.Bitmap:=image15.Picture.Bitmap;
smin:=96;smax:=106;ds:=0.1; n:=(abs(smax-smin)/ds)+1;cI:=ln(n)/ln(2);end;
{pentru valoarea 5 se va afișa imaginea Barometrului,
pentru care se va calcula numărul cuantelor si cant de inf furnizata }
end;
Pentru verificarea rezultatelor introduse de către elevi în componentele de tip TEdit, se efectuiaza un click pe componentaSpeedButton-ului ”Verificați !”, în urma căreia se va afișa în Label mesajul ”Corect !”/”Greșit !”.
În următorul exercițiu, elevului îi este afișat graficul presiunii (vitezei mobilului, temperaturii medii zilelor lunii iunie) din care trebuie să estimeze valorile intervalului de cuantificare, preciziei de măsurare, perioadei de eșantionare, durata mesajului continuu în baza cărora va calcula numărul cuantelor, numărul eșantioanelor, cantitatea de informație într-un eșantion și cantitatea de informație a mesajului continuu reprezentat în grafic, conform relațiilor afișate.
Img 3.4.2. Cantitatea de informație a mesajului continuu reprezentat în grafic.
Imaginea reprezentării grafice se afișează aleator în componenta de tip TImage, din imagine elevul trebuie să determine și să introducă valorile intervalului de cuantificare, preciziei de măsurare, perioadei de eșantionare, durata mesajului continuu în componentele de tip Tedit, în baza cărora va calcula și va introduce numărul de cuante, numărul eșantioanelor, cantitatea de informație într-un eșantion și cantitatea de informație a mesajului continuu în componentele de tip TEdit.
Pentru generarea imaginii reprezentării grafice afișate prin component TImage, au fost scrise următoarele instrucțiuni în evenimentul OnClick al SpeedButton -ului ”Încearcă să rezolvi”:
// ex 2
edit6.Text:='';edit7.Text:='';edit8.Text:='';edit9.Text:='';edit10.Text:='';
edit11.Text:='';edit12.Text:='';edit13.Text:='';edit14.Text:='';
{se curata componentele Edit pentru introducerea rezultatelor}
image24.Picture:=image35.Picture;image25.Picture:=image35.Picture;
image26.Picture:=image35.Picture;image27.Picture:=image35.Picture;
image28.Picture:=image35.Picture;image29.Picture:=image35.Picture;
image30.Picture:=image35.Picture;image31.Picture:=image35.Picture;
image32.Picture:=image35.Picture;
{imaginile in care se afișează bifa/crucea (specificînd rezultatul corect sau Gresit)
se înlocuiesc cu o imagine vida}
j:=random(3);{se generează o cifra din trei de la 0..la 2ce va specifica numărul
imaginii reprezentării grafice ce va fi afișata}
case j of
0:begin image9.Picture.Bitmap:=image16.Picture.Bitmap;
sming:=15;smaxg:=40;dsg:=1; ng:=abs(smaxg-sming)/dsg+1;cIg:=ln(ng)/ln(2);
t:=15;dt:=1;m:=t/dt+1;V:=m*cIg;end;
{pentru valoarea zero se va afișa graficul temperaturii zilelor lunii iunie,
pentru care se va calcula numărul cuantelor, numărul eșantioanelor,
cant de inf intr-un eșantion si cant de inf a mesajului continuu}
1:begin image9.Picture.Bitmap:=image17.Picture.Bitmap;
sming:=1.84;smaxg:=2.4;dsg:=0.02; ng:=abs(smaxg-sming)/dsg+1;cIg:=ln(ng)/ln(2);
t:=56;dt:=2;m:=t/dt+1;V:=m*cIg; end;
{pentru valoarea 1 se va afișa graficul presiunii,pentru care se va calcula
numărul cuantelor, numărul eșantioanelor,cant de inf intr-un eșantion
si cant de inf a mesajului continuu}
2:begin image9.Picture.Bitmap:=image18.Picture.Bitmap;
sming:=0;smaxg:=25;dsg:=1; ng:=abs(smaxg-sming)/dsg+1;cIg:=ln(ng)/ln(2);
t:=10;dt:=0.2;m:=t/dt+1;V:=m*cIg; end;
{pentru valoarea 2 se va afișa graficul vitezei mobilului,
pentru care se va calcula numărul cuantelor, numărul eșantioanelor,
cant de inf intr-un eșantion si cant de inf a mesajului continuu}
end;
Pentru verificarea rezultatelor introduse de către elevi în componentele de tip TEdit, se efectuiaza un click pe componentaSpeedButton-ului ”Verificați !”, în urma căreia se va afișa în Label mesajul ”Corect !”/”Greșit !”.
În exercițiul al treilea, elevului i se propune să determine cantitatea de informație dintr-o înregistrare audio. Pentru aceasta, elevul va trebui să determine și să introducă, mai întîi, numărul cuantelor, perioada de eșantionare, durata mesajului continuu, în baza cărora să calculeze numărul eșantioanelor,cantitatea de informație într-un eșantion și cantitatea de informație a întregului mesaj continuu.
Img 3.4.3. Determinarea cantității de informație dintr-o înregistrare audio.
Valorile pentru numărul cuantelor, perioada de eșantionare și durata mesajului sonor sunt generate aleator în componente de tip TLabel, pentru aceasta au fost scrise următoarele instrucțiuni în evenimentul OnClick al SpeedButton -ului ”Încearcă să rezolvi”:
//ex 3
edit19.Text:='';edit17.Text:='';edit16.Text:='';edit15.Text:='';
edit18.Text:='';edit20.Text:='';edit21.Text:='';
{se curata componentele Edit pentru introducerea rezultatelor}
image40.Picture:=image35.Picture;image37.Picture:=image35.Picture;
image38.Picture:=image35.Picture;image36.Picture:=image35.Picture;
image42.Picture:=image35.Picture;image41.Picture:=image35.Picture;
image39.Picture:=image35.Picture;
{imaginile in care se afișează bifa/crucea (specificînd rezultatul corect sau gresit)
se înlocuiesc cu o imagine vida}
n3:=4+random(128);{se generează numărul cuantelor a înregistrării audio}
dt3:=0.00005;
t3:=3+random(60);{se generează durata mesajului sonor in minute}
Ci3:=ln(n3)/ln(2);y:=format('%f',[ci3,2]);m3:=(t3*60)/dt3+1;
{se calculează cantitatea de informație intr-un eșantion}
v1:=m3*ci3;v2:=(v1/1024)/1024;v1p:=m3*strtofloat(y);v2p:=(v1p/1024)/1024;
{se calculează cantitatea de informație a mesajului sonor}
label48.Caption:=floattostr(n3);label47.Caption:=floattostr(t3)+' min.';
end;
Pentru verificarea rezultatelor introduse de către elevi în componentele de tip TEdit, se efectuiaza un click pe componentaSpeedButton-ului ”Verificați !”, în urma căreia se va afișa în Label mesajul ”Corect !”/”Greșit !”.
3.5. Descrierea formei activităților de învățare la tema „Cuantizarea imaginilor”
La apăsarea unui click pe tema “Cuantizarea imaginilor” apare o noua formă în care sunt proiectate și elaborate exerciții interactive de fixare a cunoștințelor la această temă, în același timp, din punct de vedere teoretic, sunt prezentate noțiunile de bază și formulele de calcul a cantității de informație imaginilor statice și dinamice.
Această temă propune trei activități de învățare:
Determinarea cantității de informație a unei imagini monocrome;
Determinarea cantității de informație a unei imagini color;
Determinarea cantității de informație a secvențelor video.
Principalele componente ce au fost folosite sînt [5]:
TSpeedButton
TLabel
TImage
TEdit
TPanel
TBitBtn
Img 3.5. Cuantizarea imaginilor
În primul exercițiu, elevul trebuie să calculeze și să introducă valoarea cantității de informație a unei fotografii color.
Img.3.5.1. Cantitatea de informație a unei fotografii color
Pentru aceasta, elevul trebuie să determine din condițiile problemei parametrii imaginii în pixeli și nivelul de luminiscență, în baza cărora va calcula valoarea cantității de informație a imaginii color, exprimate în bit și Kbyte.
Valorile pentru lungimea și lățimea imaginii, a rastrului și a nivelului de luminiscență a punctelor sunt generate aleator în componente de tip TLabel, pentru aceasta au fost scrise următoarele instrucțiuni în evenimentul OnClick al SpeedButton -ului ”Încearcă să rezolvi”:
edit6.Text:='';edit7.Text:='';edit8.Text:='';edit9.Text:='';edit1.Text:='';{se curata
componentele Edit pentru introducerea rezultatelor}
image24.Picture:=image35.Picture; image27.Picture:=image35.Picture;
image25.Picture:=image35.Picture; image8.Picture:=image35.Picture;
image26.Picture:=image35.Picture;{imaginile in care se afișează bifa/crucea (specificînd
rezultatul corect sau gresit)e înlocuiesc cu o imagine vida}
randomize;
// ex 1
p:=24+random(27);label25.Caption:=inttostr(p);{se generează si se afișează valoarea
rastrului}
x:=5*(2+random(4)); y:=5*(1+random(4));{se generează in cm lungimea si lățimea
imaginii}
label21.Caption:=inttostr(x);label23.Caption:=inttostr(y);
mx1:=x*p; my1:=y*p;{se exprima in pixeli lungimea si lățimea imaginii}
n1:=16*(1+random(5)); label28.Caption:=inttostr(n1);{se generează valoarea nivelului de
luminiscenta ale punctelor}
i11:=3*mx1*my1*ln(n1)/ln(2);{se calculează cant de inf exprimata in biti}
i12:=(i11/8)/1024; {se calculează cant de inf exprimata in Kbyte}
Pentru verificarea rezultatelor introduse de către elevi în componentele de tip TEdit, se efectuiaza un click pe componentaSpeedButton-ului ”Verificați !”, în urma căreia se va afișa în Label mesajul ”Corect !”/”Greșit !”.
În exercițitiul al doilea, elevul trebuie să calculeze și să introducă valoarea cantității de informație a unei fotografii alb/negru (monocrome).
Pentru aceasta, trebuie de determinat din condițiile problemei parametrii imaginii în pixeli, nivelul de luminiscență și valoarea rastrului, în baza cărora va calcula valoarea cantității de informație a imaginii monocrome, exprimate în bit și Kbyte.
Img.3.5.2. Cantitatea de informație a unei fotografii alb-negru
Valorile pentru lungimea și lățimea imaginii, a rastrului și a nivelului de luminiscență a punctelor sunt generate aleator în componente de tip TLabel, pentru aceasta au fost scrise următoarele instrucțiuni în evenimentul OnClick al SpeedButton -ului ”Încearcă să rezolvi”:
edit2.Text:='';edit3.Text:='';edit4.Text:='';edit5.Text:='';edit10.Text:=''; {se curate
componentele Edit pentru introducerea rezultatelor}
image9.Picture:=image35.Picture; image12.Picture:=image35.Picture;
image10.Picture:=image35.Picture; image13.Picture:=image35.Picture;
image11.Picture:=image35.Picture; {imaginile in care se afișează bifa/crucea(specificînd
rezultatul corect sau gresit) se înlocuiesc cu o imagine vida}
// ex 2
p:=24+random(27);label44.Caption:=inttostr(p);{se generează si se afișează valoarea rastrului}
x:=5*(2+random(4)); y:=5*(1+random(4));{se generează in cm lungimea si lățimea imaginii}
label40.Caption:=inttostr(x);label42.Caption:=inttostr(y);
mx2:=x*p; my2:=y*p;{se exprima in pixeli lungimea si lățimea imaginii}
n2:=16*(1+random(8)); label47.Caption:=inttostr(n2); {se generează valoarea nivelului de
luminiscenta ale punctelor}
i21:=mx2*my2*ln(n2)/ln(2);{se calculează cant de inf exprimata in biti}
i22:=(i21/8)/1024; {se calculează cant de inf exprimata in Kbyte}
Pentru verificarea rezultatelor introduse de către elevi în componentele de tip TEdit, se efectuiaza un click pe componentaSpeedButton-ului ”Verificați !”, în urma căreia se va afișa în Label mesajul ”Corect !”/”Greșit !”.
În următorul exercițiu, elevul trebuie să calculeze și să introducă valoarea cantității de informație a unei înregistrări video (color) și valoarea cantității de informație a unui singur cadru.
Img.3.5.3. Cantitatea de informație a unei înregistrări video
Pentru aceasta, elevul trebuie să determine din condițiile problemei parametrii unui cadru exprimate în pixeli, nivelul de luminiscență ale punctelor, durata timpului în secunde, frecvența cadrelor, în baza cărora va calcula valoarea cantității de informație dintr-un singur cadru color, exprimate în bit și Kbyte, și va calcula cantitatea de informație a întregului film video, exprimate în Kbyte și Mbyte.
Valorile pentru rastrul unei camere de luat vederi,nivelul de luminiscență a punctelor, durata filmului video și frecvența sunt generate aleator în componente de tip TLabel, pentru aceasta au fost scrise următoarele instrucțiuni în evenimentul OnClick al SpeedButton -ului ”Încearcă să rezolvi”:
edit11.Text:='';edit13.Text:='';
edit14.Text:='';edit15.Text:=''; {se curata componentele Edit pentru introducerea
rezultatelor}
image14.Picture:=image35.Picture; image17.Picture:=image35.Picture;
image16.Picture:=image35.Picture; image18.Picture:=image35.Picture;{imaginile in care se
afișează bifa/crucea(specificînd rezultatul corect sau gresit) se înlocuiesc cu o imagine vida}
// ex 3
rf(mx3,my3,f);{se apelează procedura ce va genera lungimea si inaltimea cadrului in pixeli
si frecventa cadrelor}
label59.Caption:=inttostr(mx3);label61.Caption:=inttostr(my3);label70.Caption:=inttostr(f);
n3:=16*(1+random(8)); label63.Caption:=inttostr(n3);{se generează valoarea nivelului de
luminiscenta ale punctelor}
t:=16+random(75);label68.Caption:=inttostr(t); {se generează durata filmului video in
minute}
i31:=3*mx3*my3*ln(n3)/ln(2);{se calculeaza cantitatea de informație a unui cadru}
i32:=(i31/8)/1024; yy:=format('%f',[i32,2]);
v1:=t*60*f*i32;v2:=v1/1024; {se calculează cantitatea de informație a întregului film
video}
v1p:=t*60*f*strtofloat(yy); v2p:=v1p/1024;
Pentru verificarea rezultatelor introduse de către elevi în componentele de tip TEdit, se efectuiaza un click pe componentaSpeedButton-ului ”Verificați !”, în urma căreia se va afișa în Label mesajul ”Corect !”/”Greșit !”.
În baza acestui soft interactiv de învățare, elaborat în mediul Delphi,elevii clasei a X-a, la disciplina informatica, își vor forma următoarele capacități:
Img.3.5.4. Competențele formate în baza acestui soft educațional.
CONCLUZIE
Pentru asigurarea unei predări și învățări eficiente trebuie respectate unele cerințe precum atitudinea pozitivă față de predare/învățare, climat favorabil în auditoriu, managementul efectiv al timpului, utilizarea unui număr variat de metode de predare/învățare și implicarea activă a elevilor în aceste procese. Utilizarea celor mai efective metode depinde de specificul disciplinei, caracteristicile elevilor (nivelul de cunoștințe, stilul de învățare, vîrstă), experiența profesorului. în general nu există metode mai bune sau mai rele, există metode care au un efect mai bun în anumit context și în dependența de resursele disponibile.
Cu ajutorul acestui suport electronic interactiv, profesorul poate dirija acțiunile de învățămînt ale elevului iar pentru activizarea perceperii la lecție este nevoie de a stabili orientarea, de a trezi la elevi motivația, de a organiza activitatea, să creeze așa condiții ca aceste acțiuni să apară în învățămînt și ca structura lor operațională să corespundă scopurilor formative urmărite și materialului de învățămînt.
În această lucrare sunt incluse cunoștințe fundamentale din teoria informației, și anume: cantitatea de informație din mesaje continue și discrete, codificarea și decodificarea informației, reprezentarea informației în calculator.
BIBLIOGRAFIE
Inga Țițchiev. Didactica specialității Informatica/ Suport metodic. Universitatea de Stat din Tiraspol. Chișinău, 2013.
Florentin Remus Mogonea. Pedagogie pentru viitorii profesori, Universitatea din Craiova, 2010.
Tudor Sorin. Inițiere în programarea vizuală – varianta Borland Delphi. Editura: L&S INFOMAT. p. 192.ISBN 978-973-99377-7-1.
Tudor, Sorin. INFORMATICA, curs pentru clasele a IX-a si a X-a (profilul real-intensiv). Editura: L&S INFO-MAT.
Hutanu, Vlad Tudor. Manual de INFORMATICA pentru clasa a XII-a (profilul real-intensiv). Editura: L&S INFO-MAT.
Copyright Notice
© Licențiada.org respectă drepturile de proprietate intelectuală și așteaptă ca toți utilizatorii să facă același lucru. Dacă consideri că un conținut de pe site încalcă drepturile tale de autor, te rugăm să trimiți o notificare DMCA.
Acest articol: Elaborarea Si Implementarea Unei Aplicatii Educationale In Mediul de Programare Delphi (ID: 149769)
Dacă considerați că acest conținut vă încalcă drepturile de autor, vă rugăm să depuneți o cerere pe pagina noastră Copyright Takedown.
