Компьютерные обучающие системы и электронные учебники: комплексный анализ требований, структуры и дидактических принципов в современном образовании

В современном образовательном ландшафте, где информационные технологии прочно укоренились во всех сферах жизни, актуальность информатизации учебного процесса не вызывает сомнений. Компьютерные обучающие системы (КОС) и электронные учебники (ЭУ) выступают в качестве мощных инновационных инструментов, способных трансформировать подходы к обучению, сделать его более индивидуализированным, интерактивным и эффективным. Эти технологии не только открывают новые горизонты для представления информации, но и ставят перед разработчиками и педагогами целый ряд вызовов, связанных с дидактическими, психолого-педагогическими, техническими и эргономическими требованиями.

Целью данной работы является всесторонний анализ компьютерных обучающих систем и электронных учебников. Мы рассмотрим их сущность, классификацию и компоненты, углубимся в дидактические и психолого-педагогические основы проектирования, проведем сравнительный анализ электронных и традиционных учебников, а также детально изучим технические, эргономические и информационные требования, предъявляемые к ним. В заключение будет предложена оптимальная структура современного электронного учебника, учитывающая все вышеупомянутые аспекты. Таким образом, реферат призван дать исчерпывающее представление о роли и особенностях КОС и ЭУ в современном образовании, а также о комплексном подходе к их разработке и внедрению.

Компьютерные обучающие системы: определение, классификация и компоненты

История образования знала множество инструментов, от глиняных табличек до печатных станков, каждый из которых по-своему трансформировал процесс передачи знаний. В XXI веке эту эстафету подхватили компьютерные обучающие системы – сложный, но невероятно гибкий инструмент, переосмысливающий само понятие обучения. КОС – это не просто набор программ, это целостная экосистема, призванная оптимизировать и индивидуализировать учебную деятельность, именно это делает их незаменимыми в условиях современной образовательной парадигмы.

Основные определения и понятия

Для начала определимся с терминологией. Компьютерная обучающая система (КОС) представляет собой интегрированный комплекс аппаратных и программных средств, предназначенный для поддержки и автоматизации учебного процесса. Ее ключевая функция – не только предоставление учебного материала, но и активное взаимодействие с обучаемым, контроль знаний и помощь преподавателю в подготовке учебных ресурсов. КОС, в сущности, является интеллектуальной средой, которая адаптируется под пользователя.

В рамках этой системы особое место занимают компьютерные программы учебного назначения. Это любое программное средство, специально созданное для применения в обучении, будь то симулятор, тренажер, электронный учебник или контрольно-тестовый комплекс. Они являются строительными блоками, из которых собирается функционал всей КОС.

Аппаратные и программные компоненты КОС

Каждая КОС, подобно живому организму, имеет свою «анатомию» и «физиологию», представленные аппаратными и программными компонентами.

Аппаратные средства КОС – это основа, на которой функционирует вся система. Они включают в себя:

• Информационно-вычислительную технику: персональные компьютеры, ноутбуки, планшеты, серверы, которые обеспечивают вычислительную мощность и хранение данных.
• Процессор и память: «мозг» и «краткосрочная память» системы, отвечающие за скорость обработки информации и оперативное хранение данных.
• Носители информации: жесткие диски, SSD, облачные хранилища, обеспечивающие долгосрочное хранение учебных материалов и пользовательских данных.
• Адаптеры: сетевые карты, видеокарты, звуковые карты, обеспечивающие связь с внешним миром и обработку мультимедийного контента.
• Периферийные устройства: средства ввода (клавиатура, мышь, сенсорные экраны, микрофоны) и вывода (мониторы, принтеры, акустические системы), которые позволяют пользователю взаимодействовать с системой и получать информацию. Эти устройства обеспечивают возможность ввода-вывода, а также модификации текстовой, графической, аудио- и видеоинформации.

Программное обеспечение КОС – это «душа» системы, ее управляющая среда, которая определяет, как будет происходить взаимодействие с обучаемым. Оно представляет собой набор программ учебного назначения, способных адекватно реагировать на действия пользователя, предоставляя оперативную обратную связь, адаптируя темп обучения и используя мотивационные принципы, например, поощрение за успешные шаги.

Функционально программные средства КОС подразделяются на несколько ключевых категорий:

• Педагогические программы: предназначены для организации учебного диалога, подачи нового материала, объяснения сложных концепций.
• Диагностические/тестовые программы: используются для оценки знаний, умений и навыков обучаемых, выявления пробелов и индивидуальных потребностей.
• Инструментальные программы: служат для создания других программных средств, позволяя преподавателям и разработчикам адаптировать или создавать новые учебные материалы.
• Моделирующие программы: предоставляют возможность изучать объекты и явления через их виртуальные модели, позволяя проводить эксперименты в безопасной и контролируемой среде.
• Демонстрационные программы: используются для наглядного представления материала, часто в виде интерактивных презентаций, видеолекций или анимированных схем.

Современное образовательное программное обеспечение значительно расширилось, теперь оно также включает:

• Системы управления обучением (LMS): такие как Moodle, Canvas, Blackboard, которые предоставляют комплексную платформу для организации учебного процесса, управления курсами, отслеживания прогресса и взаимодействия между участниками.
• Мультимедийные программы для онлайн-уроков: платформы для вебинаров, видеоконференций, интерактивных досок, позволяющие проводить синхронные дистанционные занятия.
• Образовательные игры и симуляторы: gamified-обучение, которое повышает вовлеченность и мотивацию, позволяя осваивать материал через игровой процесс или имитацию реальных ситуаций.
• Программы для оценки знаний: более сложные, чем простые тесты, они могут включать адаптивное тестирование, аналитику успеваемости и автоматизированную обратную связь.

Классификация и структура обучающих систем

Структура обучающей системы – это ее скелет, определяющий типы связей между элементами и логику функционирования. Основными компонентами компьютерных технологий обучения являются материально-техническое обеспечение (компьютерная и оргтехника, средства компьютерной связи) и программно-методическое обеспечение (электронные учебно-методические материалы, компьютерные средства обучения и тестирования). Обучающая программа считается программной системой, если представляет собой совокупность взаимосвязанных компонентов (например, пользовательский интерфейс и реализация методики), каждый из которых выполняет определенные функции.

Одной из наиболее распространенных структур, особенно в программированном обучении, является модульная: учебный материал дозируется небольшими структурными частями (модулями), что облегчает усвоение и позволяет динамически расширять образовательный ресурс. Что из этого следует? Такой подход значительно упрощает процесс обновления контента и адаптации учебных программ под меняющиеся требования, делая КОС более гибкими и актуальными.

Классификация КОС может быть разнообразной, но наиболее часто их делят по функциональному назначению:

• Обучающие программы: непосредственная подача материала, объяснения.
• Тестирующие программы: контроль знаний, оценка успеваемости.
• Тренажерные программы: отработка практических навыков, закрепление материала через повторение.
• Моделирующие программы: изучение процессов и явлений в виртуальной среде.
• Интегрированные программы: сочетают в себе элементы нескольких типов, предоставляя комплексное решение.

Также можно выделить презентационные автоматизированные обучающие системы (АОС), которые имеют прямую информационную связь, где учащийся выступает в роли пассивного наблюдателя, получающего визуальную информацию. В эту группу входят автоматизированные учебные курсы, электронные учебники, электронные справочники и энциклопедии. При разработке таких систем крайне важно учитывать системно-организующую основу операционно-инструментальной среды (ОИС), опирающуюся на стандартные операционные системы, такие как Windows или Linux, для обеспечения совместимости и стабильности работы.

Таким образом, компьютерные обучающие системы представляют собой сложный, но гибкий инструмент, который, при правильном проектировании и использовании, способен значительно повысить эффективность образовательного процесса.

Дидактические и психолого-педагогические основы проектирования КОС и электронных учебников

Эффективность компьютерных обучающих систем (КОС) и электронных учебников (ЭУ) не измеряется исключительно техническими параметрами. Истинно ценными они становятся тогда, когда глубоко интегрированы с принципами педагогической психологии и дидактики. Компьютер в образовании — это не самоцель, а лишь мощное средство, чья логика функционирования должна полностью определяться теми же дидактическими задачами, что и при безмашинном обучении, ведь только при таком подходе достигается максимальная образовательная ценность.

Дидактические принципы в контексте КОС

Создание обучающей программы требует не просто перевода текста в цифровой формат, а глубокого осмысления, как именно технология может усилить традиционные методы преподавания. Обучающая программа должна позволять строить содержание учебной деятельности с учетом основных принципов педагогической психологии и дидактики.

Ключевые дидактические принципы и их реализация в КОС включают:

• Принцип наглядности: КОС может использовать мультимедийные элементы – анимацию, видео, интерактивные модели – для визуализации сложных концепций, значительно превосходя возможности статичного текста. Например, моделирование физических процессов или химических реакций делает абстрактные понятия осязаемыми.
• Принцип научности: обеспечение достоверности и актуальности представленной информации, соответствие современным научным знаниям. В КОС это реализуется через возможность быстрого обновления контента и интеграцию с актуальными научными базами данных.
• Принцип доступности: адаптация сложности материала под уровень обучаемого. КОС может динамически менять уровень сложности заданий и объяснений, предоставляя подсказки или более простые примеры в случае затруднений, и наоборот, предлагая более сложные задачи при успешном освоении.
• Принцип систематичности и последовательности: структурирование материала в логической последовательности. В КОС это достигается через модульный подход, четкое оглавление, гиперссылки, которые позволяют обучаемому двигаться по учебному курсу шаг за шагом или возвращаться к предыдущим разделам.
• Принцип связи с жизнью: интеграция учебного материала с реальными жизненными ситуациями и практическими задачами. Симуляции, кейс-стади, виртуальные лаборатории – все это позволяет применить полученные знания на практике.
• Принцип модульности: разбиение материала на логически завершенные блоки, что облегчает усвоение и позволяет индивидуализировать траекторию обучения.
• Принцип обратной связи: немедленное информирование обучаемого о правильности выполнения задания. В отличие от традиционного обучения, где обратная связь может быть отсроченной, КОС предоставляет ее мгновенно, что критически важно для коррекции ошибок и закрепления знаний.
• Принцип мотивации: поддержание интереса к обучению. КОС использует геймификацию, поощрения, интерактивные задания, что значительно повышает заинтересованность.

Обучающая система должна допускать реализацию любого способа управления учебной деятельностью, выбор которого обусловлен теоретическими воззрениями разработчиков и целями обучения. Это может быть как строго линейная последовательность, так и адаптивный, ветвящийся алгоритм, подстраивающийся под индивидуальный темп и стиль обучения. Предоставление подсказок в случае ошибки или возможность выбора сложности задания являются ключевыми элементами такого управления.

Психолого-педагогические требования к КОС

Помимо дидактики, КОС должны учитывать и тонкие психолого-педагогические аспекты, чтобы обучение было не только эффективным, но и комфортным для ученика. Психолого-педагогический подход к проектированию автоматизированных обучающих систем (АОС) подчеркивает необходимость интеллектуальной составляющей как наиболее значимого средства обучения.

КОС должна стимулировать все виды познавательной активности учащихся, включая продуктивную, для достижения учебных целей. Это означает, что система не должна быть пассивным хранилищем информации, а должна побуждать к размышлениям, поиску решений, экспериментам. Например, виртуальные лаборатории по физике или химии позволяют учащимся самостоятельно проводить эксперименты, наблюдать за их результатами и делать выводы, что формирует навыки самостоятельной продуктивной деятельности и позволяет проявить себя в новой роли.

Также крайне важно, чтобы КОС учитывала физиологические и психологические особенности обучаемого: память, темперамент, реакцию, физическое и умственное развитие, возраст, зрение и слух. Это основывается на деятельностном подходе, который признает, что обучение наиболее эффективно, когда оно активно и соответствует индивидуальным возможностям. Но что именно упускается при рассмотрении этого аспекта? Зачастую недооценивается роль эмоционального состояния ученика, которое напрямую влияет на его способность к восприятию и усвоению информации, поэтому КОС должна быть спроектирована так, чтобы минимизировать стресс и поддерживать позитивный настрой.

Значение комплексного воздействия на каналы восприятия трудно переоценить. Исследования показывают, что при комплексном воздействии на все три канала восприятия (зрительный, слуховой, кинестетический) усвоение учебного материала может повышаться до 75%, в сравнении с 20-30% при традиционном изложении информации (только аудиальный канал). Это объясняет, почему мультимедийные КОС, сочетающие текст, изображения, аудио и видео, часто оказываются более эффективными.

Практика подтверждает эти выводы. Например, использование ресурсов Московской электронной школы (МЭШ) привело к увеличению числа учащихся со средним и высоким уровнями познавательной мотивации на 11% и 7% соответственно, а социального типа мотивации — на 14% и 6%. Это демонстрирует, как правильно спроектированные КОС могут не только улучшить усвоение материала, но и значительно повысить интерес к обучению.

Цели отработки применяемых ИТ в образовании включают:

• Поддержку и развитие системности мышления.
• Поддержку всех видов познавательной деятельности.
• Реализацию принципа индивидуализации учебного процесса при сохранении его целостности.

Важно помнить, что ЭВМ, используемые в учебном процессе, должны быть надежными и обеспечивать решение всех задач, встречающихся в учебных курсах, с высокой степенью готовности.

Нормативно-правовые аспекты и современные тенденции в РФ

Информатизация образования направлена на повышение уровня и качества подготовки специалистов, что подтверждается различными государственными инициативами. В Российской Федерации использование электронных учебных изданий регулируется нормативными документами, такими как Федеральный закон от 29 декабря 2012 г. № 273-ФЗ «Об образовании в Российской Федерации». Статья 18 этого закона предусматривает формирование федерального перечня учебников, прошедших экспертизу и апробацию за счет бюджетных средств. Это подчеркивает важность стандартизации и контроля качества образовательного контента, независимо от его формы.

Однако, стоит отметить, что по состоянию на сентябрь 2025 года, Министерство просвещения РФ не планирует повсеместное применение электронных учебников в школах. Ведомство подчеркивает важность бумажных учебников для формирования мировоззрения и развития головного мозга, при этом допуская использование электронных информационных систем, таких как «Моя школа», как вспомогательные инструменты. Это отражает осторожный и взвешенный подход к внедрению цифровых технологий, признавая их потенциал, но не допуская полной замены традиционных методов.

Принцип вариативности также важен: он относится к подготовке, обновляемости и оформлению обучающих материалов, созданию среды, способной к непрерывному обновлению учебной информации. Электронные издания должны ори��нтироваться на современные формы обучения (интерактивные доски, планшеты, вебинары, онлайн-платформы типа Учи.ру, Яндекс.Учебник), обеспечивая совместимость с традиционными материалами и соответствие нормативным документам. Необходимо учитывать возрастные психолого-педагогические особенности учащихся и максимально использовать преимущества аудиовизуального представления учебных материалов и компьютерного моделирования.

Электронный учебник как ключевая разновидность КОС: особенности, преимущества и недостатки

В современном образовании, на фоне стремительной цифровизации, электронный учебник (ЭУ) стал одним из самых обсуждаемых и активно развивающихся инструментов. Он является ключевой разновидностью компьютерных обучающих систем, но при этом обладает своими уникальными особенностями, преимуществами и, конечно, недостатками, которые требуют тщательного анализа.

Определение и виды электронных учебников

Электронный учебник – это не просто цифровая копия бумажной книги. Согласно Приказу МОН РФ от 8 декабря 2014 г. № 1559, электронная форма учебника – это электронное издание, соответствующее по структуре, содержанию и художественному оформлению печатной форме учебника, но при этом содержащее мультимедийные элементы и интерактивные ссылки, расширяющие и дополняющие содержание учебника. Это определение подчеркивает его интерактивный и мультимедийный характер, что принципиально отличает его от обычного файла.

Существует несколько видов электронного контента, которые могут выступать в роли ЭУ, различающиеся по уровню интерактивности и функциональности:

• PDF (копия бумажного без нового функционала): это самый простой вариант, по сути, сканированная или оцифрованная версия традиционного учебника. Он не содержит мультимедийных элементов и интерактивности, поэтому не может рассматриваться как полноценный ЭУ.
• PDF + дополнительные интерактивные материалы (гиперссылки, Flash): такой формат уже ближе к истинному ЭУ. Он включает в себя базовый текстовый контент PDF, но дополнен интерактивными элементами – гиперссылками на внешние ресурсы, видео- или аудиовставки, анимированные схемы, реализованные, например, на технологии Flash.
• EPUB (полноценный интерактивный учебник с мультимедийными материалами и заданиями, работает на любых платформах): это наиболее совершенный формат электронного учебника. Он разработан специально для электронных устройств, обладает гибкой версткой, которая адаптируется под размер экрана, включает в себя полноценные мультимедийные элементы (аудио, видео, интерактивные задания, тесты, симуляции) и обеспечивает кроссплатформенность, работая на различных операционных системах и устройствах. Такой ЭУ активно поддерживает основные звенья дидактического цикла процесса обучения, являясь важным компонентом индивидуализированной активно-деятельностной образовательной среды.

Преимущества электронных учебников

Неоспоримые преимущества электронных учебников делают их привлекательным инструментом в современном образовании:

• Индивидуализация образовательного процесса: ЭУ позволяют подстраивать темп и сложность обучения под каждого ученика. Адаптивные алгоритмы могут предлагать дополнительные задания для отстающих или углубленные материалы для опережающих.
• Применение мультимедийных средств обучения: Электронные учебники могут быть дополнены текстом, звуком, видеоматериалами, интерактивными анимациями. Это значительно повышает наглядность, вовлеченность и, как следствие, эффективность усвоения материала.
• Формирование самообразовательной компетенции учащихся: Интерактивность, возможность самостоятельного поиска информации по гиперссылкам, а также встроенные тесты и упражнения способствуют развитию навыков самостоятельной работы и критического мышления. Использование ЭУ и ИКТ повышает успеваемость, дает учащимся возможность проявить себя в новой роли, формирует навыки самостоятельной продуктивной деятельности.
• Интерактивность и эдьютейнмент: Электронные формы обучения повышают мотивацию и эффективность благодаря интерактивности и образовательно-развлекательной технологии эдьютейнмент. Геймификация, викторины, интерактивные задачи делают процесс обучения увлекательным.
• Экономия времени преподавателя: Автоматизированная проверка заданий, возможность быстрого доступа к учебным материалам и инструментам для создания контента сокращают рутинную работу педагога.
• Сокращение издательских расходов и ускорение публикации: Создание электронного учебника значительно сокращает издательские расходы, так как не требует бумаги и печатных станков, и упрощает процесс публикации, позволяя авторам быстрее распространять свои произведения. Это также снижает экологические проблемы, связанные с потреблением бумаги.
• Компактность: Несомненное преимущество ЭУ – его компактность, позволяющая разместить множество учебников на одном устройстве, что существенно снижает нагрузку на опорно-двигательный аппарат школьника, избавляя от необходимости носить тяжелые портфели.
• Доступность и гибкость: Электронное учебное пособие может быть использовано обучающимися сразу после написания, в отличие от традиционных учебников, для публикации которых требуется значительный промежуток времени. ИКТ в учебном процессе создают условия для индивидуализации за счет разнообразных способов представления информации (гипертекст, графика, анимация, видео, звук) и организации интерактивного взаимодействия.

Недостатки и вызовы использования электронных учебников

Несмотря на очевидные преимущества, внедрение электронных учебников сопряжено с рядом существенных недостатков и вызовов:

• Дороговизна и трудоемкость создания: Разработка качественного, интерактивного электронного учебника требует значительных финансовых вложений и усилий команды специалистов (педагогов, программистов, дизайнеров, методистов). Это существенно превышает стоимость создания традиционного учебника.
• Непривычность использования и обязательное наличие технического устройства: Для многих пользователей, особенно старшего поколения, использование электронных устройств для обучения может быть непривычным. Кроме того, для работы с ЭУ необходимо наличие дорогостоящих технических устройств (компьютер, планшет, смартфон), что создает барьеры для доступа в условиях неравного имущественного положения.
• Быстрая утомляемость обучающихся и физиологические аспекты: Это один из наиболее серьезных недостатков. Восприятие текстовой информации с экрана менее удобно и эффективно, чем чтение с бумаги. Исследования показывают, что чтение с дисплея может вызывать зрительное утомление из-за пиксельной структуры, снижения частоты моргания и бликов, хотя и не подтверждают необратимого вреда зрению. Симптомы включают дискомфорт, покраснение, жжение, сухость глаз, нечеткость зрения, головные боли.
• Медицинские рекомендации по длительности работы: Рекомендуемая непрерывная длительность работы с электронными учебниками на портативных устройствах для первоклассников составляет 7 минут, а для одиннадцатиклассников — 20 минут. При использовании стационарных компьютеров эти нормы составляют от 10 до 30 минут в зависимости от возраста. Это значительно ограничивает время непрерывного использования ЭУ на уроках.
• Ненадежность электронных библиотек и магазинов: Проблемы могут проявляться в отключении, повреждении или взломе серверов, что приводит к потере доступа к купленным или арендованным учебникам. Также существуют проблемы с отсутствием единых стандартов учета и статистики, различиями в технологиях электронных библиотечных систем (ЭБС) и неполнотой предоставляемых данных. Опасения вызывают также вопросы безопасности и конфиденциальности данных пользователей, а также правовые ограничения на копирование ресурсов, хотя движение «Открытый доступ» способствует их преодолению.
• Технологические различия электронных книг: Электронные книги делятся на два типа:
• С жидкокристаллическим экраном: обеспечивают четкое, яркое, цветное изображение, но светятся изнутри и мерцают, вызывая зрительное утомление.
• С экраном на основе электронных чернил (E-Ink): имитируют текст на бумаге, не излучают свет, но имеют более низкую контрастность и обычно монохромны.

Сравнение с традиционными учебниками

Электронный учебник не может и не должен полностью заменять традиционный. Он способен стать хорошим дополнением, расширяя возможности обучения. Традиционный учебник обладает уникальным справочным аппаратом (оглавление, указатели, списки литературы, выделение шрифтом), который направлен на рефлексивный, обдумывающий характер работы с текстом, способствуя глубокому погружению и анализу.

Важно понимать, что бумажный учебник, представленный в электронной форме (например, в PDF), не может рассматриваться в качестве полноценного электронного учебника. Он теряет свои дидактические свойства, так как не содержит интерактивности, мультимедиа и адаптивных элементов, которые являются ядром настоящего ЭУ. Таким образом, электронный учебник не может быть сведен к бумажному варианту без потери дидактических свойств. Использование электронных учебников — это шаг к созданию более гибкого, интерактивного и персонализированного образовательного пространства, где технологии служат не заменой, а мощным дополнением к проверенным педагогическим методам.

Технические, эргономические и информационные требования к электронным учебникам

Разработка электронного учебника – это сложный многогранный процесс, требующий глубокого понимания не только дидактических и психолого-педагогических принципов, но и строгих технических, эргономических и информационных требований. Соблюдение этих требований обеспечивает не только эффективность обучения, но и безопасность, комфорт и доступность для всех категорий обучающихся.

Общетехнические требования

Эффективность электронного учебника напрямую зависит от его технической базы и возможностей, которые он предоставляет.

• Широкие возможности компьютерной визуализации: Современный ЭУ должен максимально использовать видео- и аудиофрагменты, гиперссылки на элементы учебника и другую информацию в интернете. Например, сложные процессы в физике или биологии могут быть представлены с помощью интерактивных 3D-моделей или видеороликов, что значительно улучшает восприятие.
• Оптимизация объема и совместимости: Для ограничения объема учебника и обеспечения его использования на широком спектре компьютеров и мобильных устройств целесообразно использовать упакованные форматы графических файлов (GIF, JPEG и другие) и ограниченную палитру цветов. Это гарантирует быструю загрузку и стабильную работу даже при ограниченных ресурсах.
• Высокий уровень исполнения: Учебное электронное издание должно отличаться высоким уровнем исполнения и художественного оформления, полнотой информации, качеством методического инструментария, качеством технического исполнения, наглядностью, логичностью и последовательностью изложения. Это достигается благодаря участию в разработке команды специалистов: педагогов, программистов, дизайнеров, которые следят за качеством и эргономичностью.
• Современные стандарты: Современные электронные формы учебников должны отвечать требованиям к электронным образовательным ресурсам, условиям, предъявляемым к печатным версиям школьных учебников, и специфическим требованиям к электронным «копиям» учебников. При создании электронного издания необходимо учитывать совокупность приемов продуцирования графической и аудиовизуальной информации с учетом воспроизведения с локального носителя, сети или образовательных сайтов.

Эргономические требования и здоровьесбережение

Эргономика – это наука, изучающая взаимодействие человека и других элементов системы, ее сфера деятельности – выработка и применение теории, принципов и методов для обеспечения благополучия человека и оптимизации общей производительности системы. В контексте электронных учебников это означает создание максимально комфортной и безопасной среды для обучения.

• Гуманный интерфейс: Ключевое эргономическое требование — создание максимально гуманного подхода, включающего удобный интерфейс с подсказками, гармонию цветового оформления, упорядоченность и выразительность элементов. Это способствует возрастанию учебной мотивации.
• Сохранение здоровья: Эргономические требования тесно связаны с сохранением здоровья обучающихся и эстетическими критериями. Это означает строгое соблюдение санитарных норм и эстетических принципов (гармония эстетики и функциональности, отсутствие ошибок, информационная выразительность, целостность композиции).

Детализированные санитарные нормы и правила (СанПиН) играют критически важную роль:

• Время работы с компьютером: СанПиН 2.4.2.2821-10 и 2.2.2/2.4.1340-03 устанавливают ограничения по времени непрерывной работы с монитором:
• Для детей 6-10 лет: 15 минут
• Для 10-13 лет: 20 минут
• Для старше 13 лет: 25-30 минут (не более 20 минут на втором часу работы).
• В 5-6 классах не более 30 минут, в 7-11 классах — 35 минут.
• После работы с техническими средствами обучения (ТСО) обязательна смена деятельности и упражнения для глаз, а в конце урока – физические упражнения.
• Расстояние до экрана и линия взгляда: Оптимальное расстояние от глаз до экрана должно составлять 60-70 см. Линия взгляда должна быть направлена на середину или верхнюю треть экрана.
• Организация рабочего места: Использование одноместных столов, стульев с опорой для спины.
• Освещенность и микроклимат: Освещенность рабочего стола должна быть 300-500 люкс, экрана – 300 люкс. Рекомендуется проветривание помещения и поддержание микроклимата (19-21 ℃, 55-62% влажности).
• Медицинские рекомендации: Минздрав допускает использование мобильных устройств в школах для детей с медицинскими показаниями, такими как мониторинг сахара при диабете, контроль ритма сердца, применение приложений для альтернативной коммуникации при расстройствах аутистического спектра или как синхронизатор речи для слабослышащих/слабовидящих.

Информационные требования и дизайн контента

Как представлена информация, так она и воспринимается. Поэтому дизайн контента в ЭУ критически важен.

• Компоновка информации: Информация на мониторе должна быть скомпонована определенным образом. Текст располагается во фрейме, а для рисунков, определений или дополнительных сведений используются всплывающие окна. Визуальный материал должен быть сбалансирован по сложности, а параметры яркости и громкости следует периодически менять для предотвращения утомления.
• Минимум текста, максимум графики: Электронный учебник должен содержать минимум текста, так как длительное чтение с экрана утомительно. Рекомендуется разбивать материал на короткие, дискретные фрагменты, содержащие один узкий вопрос (2-3 абзаца). Для лучшего усвоения информации следует использовать как можно больше графических изображений, анимации, звука и моделирования процессов.
• Шрифты и цветовая гамма: Важно правильно подобрать шрифты текста и корректную цветовую гамму, чтобы цвета не напрягали обучающегося, а успокаивали.
• Разрешено использовать не более 3 шрифтов в текстах и не более 4 цветов шрифта на электронной странице.
• Курсив допустим только для выделения.
• Категорически недопустимы красный фон, анимированные эффекты и перенос слов.
• Для основного текста рекомендуется использовать черный, темно-коричневый или темно-синий цвет на мягком пастельном фоне, при этом разница в яркости знаков и фона должна быть не менее чем в 3 раза. В целом, рекомендуется использовать не более трех цветов в дизайне, чтобы избежать хаоса.
• Применение мультимедиа: Рекомендуется использовать видео- и аудиофрагменты, гиперссылки на элементы учебника и другую информацию в интернете, обеспечивая широкие возможности компьютерной визуализации.

Доступность и пользовательские функции

Современные ЭУ должны быть инклюзивными и удобными для всех пользователей:

• Масштабирование контента: Электронный учебник должен быть спроектирован так, чтобы учащийся с нормальным зрением мог читать текст и работать с изображениями без дополнительных приспособлений. Для людей с ослабленным зрением должны быть предусмотрены средства масштабирования контента.
• Пользовательские функции: Электронные учебники должны поддерживать пользовательские закладки и заметки, а также возможность их печати или пересылки по электронной почте, что повышает их функциональность и удобство в учебном процессе.

Соблюдение этих комплексных требований является залогом создания высококачественного, эффективного и безопасного электронного учебника, который станет ценным инструментом в руках современного педагога и ученика.

Оптимальная структура современного электронного учебника

Эффективность электронного учебника (ЭУ) в значительной степени определяется его структурой. Это не просто последовательность страниц, а тщательно продуманная архитектура, которая направляет обучающегося, предоставляет ему необходимые инструменты и стимулирует активную познавательную деятельность. Идеальная структура ЭУ должна быть многоуровневой, гибкой, интерактивной и учитывать как дидактические, так и технические аспекты, с акцентом на удобство навигации и обеспечение творческой самостоятельной работы. Но достаточно ли лишь технического совершенства? Не менее важна его способность органично вписываться в реальный учебный процесс, дополняя, а не замещая живое взаимодействие.

Принципы организации учебного материала

Основа любого ЭУ – это логично и удобно представленный учебный материал.

• Модульность и дискретная подача: Главы электронного учебника должны быть короткими, разбитыми на дискретные фрагменты, содержащие один узкий вопрос (рекомендуется 2-3 абзаца на один вопрос). Это позволяет избежать информационной перегрузки и облегчает усвоение. Учебно-информационный материал необходимо четко иерархически структурировать по содержанию, от базового уровня (основные понятия) до более высоких уровней (детализация). Такой подход соответствует принципу модульности, повышая эффективность усвоения материала и разнообразив формы подачи.
• Постоянная навигация: Оглавление должно постоянно присутствовать в одном из фреймов или в легкодоступной боковой панели для быстрой навигации по всему учебнику. Это позволяет студенту всегда понимать, где он находится и куда может переместиться.
• Гипертекстовые связи: Ключевые слова, термины, имена должны быть выделены для вызова гиперссылок с объяснениями, комментариями, определениями или ссылками на смежные темы. Это создает нелинейную структуру, позволяя обучающемуся углубляться в интересующие его аспекты.
• Ориентирование на странице: Использование колонтитулов или заголовков на каждой странице помогает учащемуся ориентироваться в текущем разделе и быстро находить нужную информацию.
• Типология ЭУ: Электронный учебник типа «Мультимедийный ЭУ» представляет собой более сложную структуру, может обладать собственной оболочкой и предоставляет широкие интерактивные возможности. В то время как «текстовый документ» – это базовый тип ЭУ, используемый как вспомогательный материал или основа для создания ЭУ более высокого уровня.
• Форматы контента: Учебный материал в КОС может быть представлен в форме текстов, изображений, графиков, схем, видеофильмов, звуковых записей, что обеспечивает многоканальное восприятие информации.

Интерактивные и мультимедийные компоненты

Интеграция интерактивных и мультимедийных элементов – это то, что превращает обычный текст в полноценный электронный учебник.

• Мультимедийное обогащение: Интеграция интерактивных элементов (анимация, аудио сопровождение, иллюстрации, видеоролики) является неотъемлемой частью современного ЭУ. Применение аудио фрагментов улучшает восприятие нового материала, активизируя зрительные и слуховые центры.
• Видеофрагменты для вовлеченности: Использование видеофрагментов значительно повышает восприятие и заинтересованность студентов. Оптимальная длительность учебных видеороликов составляет от 2 до 8 минут. При этом важно, чтобы визуализация точно соответствовала аудиоряду, улучшая понимание и запоминание материала.
• Технологические требования: Технологические требования электронного учебника определяют интерактивное изложение информации с взаимными ссылками, что создает динамичную и вовлекающую учебную среду.

Обеспечение творческой и самостоятельной работы

Современный ЭУ должен быть не просто источником информации, но и платформой для активного обучения, способствующей развитию креативности и самостоятельности.

• Личностно-ориентированное обучение: Структура ЭУ должна поддерживать личностно-ориентированное обучение, учитывая индивидуальные качества каждого студента. Это означает предоставление возможности выбора темпа, глубины изучения материала и даже типа заданий.
• Оптимальное сочетание способов работы: ЭУ должен предоставлять оптимальное сочетание способов работы: чередование теории, разбора примеров, отработки навыков, самостоятельных исследований. Это позволяет задействовать различные когнитивные процессы и удерживать внимание обучающегося.
• Творческая среда: Современные электронные учебники должны обеспечивать творческую работу учащегося с объектами изучения и моделями систем, что способствует формированию навыков и умений. Создание «креативной среды» в электронном учебнике – одна из наиболее трудоемких составных частей, требующая таланта, знаний и мастерства для решения проблемы интерфейса.
• Специфика гуманитарных дисциплин: Для гуманитарных дисциплин, где важны различные точки зрения и культурно-исторические решения, электронный учебник может быть представлен в виде электронного задачника, предоставляющего дозированную помощь и позволяющего студентам выбирать варианты ответов и обосновывать их.
• Медицинские требования: Медицинские требования к электронному учебнику включают учет физиологических и психологических особенностей обучаемого (память, темперамент, реакция, физическое и умственное развитие, возраст, зрение, слух) для обеспечения сохранения здоровья.

Таким образом, оптимальная структура электронного учебника – это результат сбалансированного подхода, где инновационные технологии служат дидактическим целям, создавая динамичную, интерактивную и безопасную образовательную среду, способствующую глубокому и осознанному обучению.

Заключение

В эпоху стремительной цифровизации образования компьютерные обучающие системы (КОС) и электронные учебники (ЭУ) выступают не просто как модный тренд, а как неотъемлемые инструменты, способные кардинально изменить подходы к передаче знаний. Проведенный анализ показал, что эти технологии обладают огромным потенциалом для индивидуализации учебного процесса, повышения мотивации учащихся через мультимедийность и интерактивность, а также для формирования навыков самостоятельной работы. Статистические данные, демонстрирующие значительное повышение усвоения материала при многоканальном восприятии, и примеры из практики, такие как опыт Московской электронной школы, наглядно подтверждают их эффективность.

Однако, как и любой мощный инструмент, КОС и ЭУ требуют ответственного и комплексного подхода к разработке и внедрению. Их истинная ценность раскрывается лишь при условии глубокой интеграции с дидактическими и психолого-педагогическими принципами. Наглядность, научность, доступность, систематичность, а также учет физиологических и психологических особенностей обучаемого – все это должно быть заложено в основу проектирования.

Технические и эргономические требования, детализированные в настоящем реферате, не являются второстепенными. Соблюдение санитарных норм (СанПиН) по времени работы с устройствами, правильный выбор шрифтов и цветовой гаммы, оптимальная компоновка информации и обеспечение доступности для людей с ослабленным зрением – это фундаментальные аспекты, гарантирующие безопасность и комфорт обучения, предотвращая зрительное утомление и другие негативные последствия. Помним ли мы, что пренебрежение этими деталями может свести на нет все преимущества даже самой передовой технологии?

Важно также помнить, что, несмотря на многочисленные преимущества, электронный учебник не является панацеей и не должен рассматриваться как полная замена традиционным формам обучения. Текущая позиция Министерства просвещения РФ, подчеркивающая важность бумажных учебников, но допуская использование электронных информационных систем как вспомогательных инструментов, свидетельствует о взвешенном подходе к этому вопросу. ЭУ – это мощное дополнение, которое расширяет возможности, но не отменяет ценности глубокого, рефлексивного взаимодействия с печатным текстом и живого общения с педагогом.

В конечном итоге, успех компьютерных обучающих систем и электронных учебников зависит от способности разработчиков и педагогов создать гармоничную синергию технологий и педагогики, где инновации служат для достижения максимально эффективных, безопасных и гуманных образовательных целей. Только при таком подходе мы сможем раскрыть полный потенциал этих инструментов и подготовить специалистов, способных успешно ориентироваться в быстро меняющемся мире.

Список использованной литературы

1. Фролов И.Н., Егоров А.И. Методология применения современных технических средств обучения. Учебно-методическое пособие. Издательство «Академия естествознания», 2008.
2. Мгебришвили М.М., Салимьянова Ж.Г. Методические указания к выполнению лабораторных работ по изучению текстового процессора WORD 2007 для студентов всех форм обучения. Кафедра вычислительных систем и программирования, ИНЖЭКОН, 2009.
3. Степанова Е. В. Курс лекций по дисциплине «Информационные технологии физико-математического образования». РГПУ им. А. И. Герцена, 2003.
4. Горюнова М.А., Горюхова Т.В., Кондратьева И.Н., Рубашкин Д.Д. Электронные образовательные издания. Учебно-методическое пособие. СПб.: ЛОИРО, 2003.
5. Беляев М.И. [и др.]. Теоретические основы создания образовательных электронных изданий. Томск: Изд-во Томского университета, 2002.
6. Пенно М. А. Преимущества и недостатки электронных учебников // Научно-методический электронный журнал «Концепт». 2016. № S7. URL: http://e-koncept.ru/2016/76090.htm.
7. Электронное учебное пособие: преимущества и недостатки. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/elektronnoe-uchebnoe-posobie-preimuschestva-i-nedostatki/viewer.
8. Ланкин В.Г., Григорьева О.А. Электронный и традиционный учебники: сравнительный анализ в педагогическом аспекте // КиберЛенинка. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/elektronnyy-i-traditsionnyy-uchebniki-sravnitelnyy-analiz-v-pedagogicheskom-aspekte/viewer.
9. Требования — Электронный учебник // Московский государственный областной университет. URL: http://e-book.mgou.ru/requirements.html.
10. Общие требования к компьютерным обучающим программам — Методика применения электронного учебника на занятиях по электротехнике «Трёхфазные цепи» // EasilyEducation. URL: http://easilyeducation.ru/load/metodika_primenenija_ehlektronnogo_uchebnika_na_zanjatijakh_po_ehlektrotekhnike_trekhfaznye_cepi/obshhie_trebovanija_k_kompjuter/2-1-0-28.
11. Электронная книга или традиционный учебник? // ВГМУ им. Н.Н. Бурденко. URL: https://vrngmu.ru/academy/press-center/news/2023/11/17092/.
12. Эргономический подход к проектированию электронных образовательных ресурсов // КиберЛенинка. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/ergonomicheskiy-podhod-k-proektirovaniyu-elektronnyh-obrazovatelnyh-resursov/viewer.
13. Аппаратные и программные средства. Сетевые обучающие системы // Брестский государственный технический университет. URL: http://bspu.by/blog/post/view/83.
14. Психолого-педагогические требования к автоматизированным обучающим системам // КиберЛенинка. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/psihologo-pedagogicheskie-trebovaniya-k-avtomatizirovannym-obuchayuschim-sistemam/viewer.
15. Понятие электронного учебника. Требования к электронному учебнику // ibilim.edu.gov.kg. URL: https://ibilim.edu.gov.kg/rus/wp-content/uploads/2021/01/%D0%AD%D0%BB%D0%B5%D0%BA%D1%82%D1%80%D0%BE%D0%BD%D0%BD%D1%8B%D0%B9-%D1%83%D1%87%D0%B5%D0%B1%D0%BD%D0%B8%D0%BA.pdf.
16. Концепция компьютерной технологии обучения // Оренбургский государственный университет. URL: http://window.edu.ru/resource/203/60203/files/ogpu129.pdf.
17. Требования к интерактивному электронному учебнику // КиберЛенинка. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/trebovaniya-k-interaktivnomu-elektronnomu-uchebniku/viewer.
18. Классификация и принципы построения обучающих систем на примере создания АОС по дисциплине «информационные сети» // Вестник КАСУ. URL: https://vestnik-kneu.kz/wp-content/uploads/2020/08/Vestnik-KASU_2017-4.pdf.
19. Векслер В.А. Эргономические требования к электронным образовательным ресурсам // Психология, социология и педагогика. 2015. № 5. URL: https://psychology.snauka.ru/2015/05/4949.
20. Кузьмин М.Г. Структура электронного учебника // Журнал «Современная Наука. URL: https://www.modern-science.ru/wp-content/uploads/2016/05/2016-05-92.pdf.
21. Глава 2. Структура электронного учебника // Казанский государственный энергетический университет. URL: https://studfile.net/preview/4346808/page:14/.
22. Компьютерные обучающие системы: основные принципы построения. Материалы конференции 16 мая 2014 года // Кафедра ЭиИТ МФ Госуниверситета-УНПК. URL: https://kf-eait.ucoz.ru/publ/sekcija_1_informatika_i_informacionnye_tekhnologii/kompjuternye_obuchajushhie_sistemy_osnovnye_principy_postroenija/4-1-0-28.
23. Босова Л.Л. Электронный учебник нового поколения: понятие, структура, требования. URL: https://ppt-online.org/45564.
24. Электронные учебники. Рекомендации по разработке, внедрению и использованию интерактивных мультимедийных электронных учебников нового поколения для общего образования на базе современных мобильных электронных устройств. Москва: Федеральный институт развития образования, 2012. URL: http://www.firo.ru/wp-content/uploads/2012/10/%D0%AD%D0%BB%D0%B5%D0%BA%D1%82%D1%80%D0%BE%D0%BD%D0%BD%D1%8B%D0%B9-%D1%83%D1%87%D0%B5%D0%B1%D0%BD%D0%B8%D0%BA%D0%B8.pdf.
25. Анализ требований к электронным формам школьных учебников // КиберЛенинка. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/analiz-trebovaniy-k-elektronnym-formam-shkolnyh-uchebnikov/viewer.
26. Айсмонтас Б.Б. Некоторые психолого-педагогические особенности создания и использования компьютерных обучающих программ в вузе // Психологическая наука и образование. 2004. Т. 9, № 4. С. 51–59. URL: https://psyjournals.ru/journals/pse/archive/2004_n4/Ajsmontas.