Целью проекта Digital Workbook является создание универсального средства для обучения на основе планшетного персонального компьютера. Средства рукописного ввода планшетного компьютера позволяют работать с планшетным компьютером, держа его на весу, в транспорте, в полевых условиях.

Наш проект состоит из трех компонент: Digital Lecture, Digital Test и Digital Library, объединенных в единое приложение Digital Workbook.

Введение

Согласно современным данным, письменность была изобретена древними шумерами более чем 5 тысяч лет назад. С тех пор средства технологии рукописного ввода (стило и глиняная табличка, кисточка и папирус, карандаш и бумага) стали одним из краеугольных камней в обучении математическим и гуманитарным дисциплинам.

С появлением планшетных ПК возможности современных информационных технологий объединились с фундаментальными возможностями, предоставляемыми бумагой и ручкой. Одновременно с появлением планшетных ПК возникла задача их эффективного внедрения в учебный процесс. Исследования по данной теме проводили Hewlett-Packard, Microsoft Research и многие другие компании. В результате появились специализированные пакеты программ для применения планшетных ПК в образовании, такие, как DyKnow (www.dyknow.com), Microsoft Education Pack for Tablet PC.

Согласно данным проведенного в 2006 году семинара по изучению влияния планшетных ПК на образование (WIPTE 2006), большая часть студентов и преподавателей считают, что планшетные ПК существенно улучшают качество обучения.

Digital Lecture

Традиционно лекции читаются «с доской и мелом». С одной стороны, при традиционном способе чтения лекций студент должен следить за ходом лекции, а при переписывании содержание лекции лучше запоминается. С другой стороны, иногда все время студента уходит на переписывание с доски сложных формул, практически не оставляя времени на понимание учебного материала. В традиционную лекцию сложно включить мультмедийные и интерактивные материалы. 

Новый способ чтения лекций – «c компьютером и проектором» – позволяет включать в лекцию графические материалы, видео, аудио, интерактивные демонстрации, но снижает роль студента в процессе чтения лекции. По сравнению с традиционным подходом студенты делают гораздо меньше записей, чаще всего делают пометки на заранее выданных распечатках слайдов PowerPoint®. Это снижает запоминаемость материала, уменьшает уровень внимания студента (слайды PowerPoint – лучшее снотворное!).

Мы предлагаем новый способ чтения лекций, объединяющий сильные стороны нового и традиционного подходов. В процессе подготовки к лекции преподаватель создает заготовку лекции, в которую последовательно включены основные утверждения, формулы, изображения, мультимедийная информация, интерактивные демонстрации для лекции. На лекции у каждого студента есть планшетный ПК, на котором выполняется наше приложение. В процессе чтения лекции по мере необходимости преподаватель передает всем студентам заранее подготовленные части лекций, которые автоматически добавляются в конспект каждого студента. Студенты добавляют в конспект свои комментарии и комментарии лектора при помощи средств рукописного ввода планшетного ПК.

В результате у каждого студента получается свой электронный конспект – электронный документ, в котором материалы преподавателя дополнены записями студента. Конспекты студентов могут централизованно храниться на сервере.

Digital Test

Идея электронного документа, объединяющего подготовленные преподавателем материалы и сделанные студентом записи, может быть успешно применена при проведении практических занятий и контрольных работ. Компонента Digital Test предназначена для проведения контрольных работ.

Преподаватель подготавливает набор из нескольких задач различного типа. В начале контрольной работы для каждого студента автоматически формируется вариант задания, в который входит необходимое количество задач заданных типов. Сформированный вариант передается на планшетный компьютер студента, на котором он приступает к решению задачи, записывая ход решения стилом. В течение контрольной работы преподаватель может просмотреть текущее состояние решения у любого из студентов. После окончания контрольной работы сформированные документы переходят в состояние «только для чтения» и включаются в хранящийся на сервере профиль студента.

При проверке контрольных работ преподаватель загружает с сервера документ с решенной котрольной и проводит проверку решения также при помощи стилуса планшетного компьютера. Измененный документ вновь загружается на сервер в профиль студента.

Такая схема проведения контрольных работ имеет значительные преимущества перед традиционной как для преподавателя, так и для студента. Автоматическое формирование вариантов контрольной работы позволяет раздать каждому студенту индивидуальный вариант, что уменьшает вероятность списывания.

Возможность ознакомиться с ходом решения в течение контрольной работы позволяет преподавателю отследить возможное жульничество со стороны студента (в течение часа ничего не писал, а потом за три минуты все решил) или понять, что студенту требуется помощь или подсказка. Студент же в любой момент времени получает доступ к архиву со всеми выполненными контрольными работами с пометками преподавателя, что позволяет провести лучшую работу над ошибками и подготовку к экзамену.

Digital Library

Цифровая библиотека предназначена для хранения профиля студента. После прослушивания лекции индивидуальный конспект студента сохраняется в цифровую библиотеку. Цифровая библиотека – это категоризованный список документов. Каждый документ состоит из двух частей: XPS Document, который хранит собственно документ, и Serialized Markup, который хранит сделанные студентом (и преподавателем) комментарии к документу. Студент может просматривать документ с любого удобного для себя места, делая при этом новые пометки или удаляя старые.

Использование формата XPS позволяет легко импортировать в цифровую библиотеку документы практически любого формата, ведь их можно преобразовать в XPS, просто отправив на печать. Таким образом, можно будет загружать, например, статьи в формате PDF или PS.

Для удобства студента по библиотеке будет предусмотрена возможность поиска – как по категориям, так и по тексту документов.  Кроме того, в цифровой библиотеке будут храниться и контрольные работы студентов, с заметками студента и преподавателя.

Профиль студента

Главным препятствием на пути практического внедрения нашей технологии является отсутствие планшетного ПК у каждого из студентов. Поэтому мы предусмотрели возможность проведения лекций и контрольных работ на временно выдаваемых студентам планшетных ПК. После завершения занятий все докумены студента автоматически переносятся в его профиль, хранящийся на доступном в Интернете сервере. Студент имеет возможность просмотреть любой из своих документов, конспектов, контольных работ через веб-браузер с домашнего компьютера, в интернет-кафе или в дороге на КПК. Архитектура системы будет допускать интеграцию с информационной системой вуза или информационными системами Microsoft Class Server.

Технологии

Проект Digital Workbook основан на новейших технологиях, входяющих в состав Microsoft .NET Framework 3.0 и может работать под управлением ОС Microsoft Windows® XP и Microsoft Windows Vista™. Для работы с документами применяется формат XPS, в который без труда могут быть сконвертированы документы Microsoft Word, Microsoft PowerPoint, TEX, PDF и многие другие. Для организации двустороннего взаимодействия между компьютерами преподавателя и студентов применяется технология Windows Communication Foundation. Отображение документов на экране и обработка рукописного ввода производится средствами Windows Presentation Foundation. Доступ к профилю студентов через Интернет осуществляется посредством технологии веб-cервисов и ASP.NET.

Данный проект выполняется при поддержке студенческой лаборатории технологии Microsoft на факультете ВМиК МГУ на планшетных ПК, предоставленных факультету компанией Hewlett-Packard.