6.6. Об унификации цифровых ресурсов Предыстория

Глава 6. Технологические средства
6.6. Об унификации цифровых ресурсов
Предыстория унификации. Еще совсем недавно (вплоть до конца прошлого и в первые годы
нынешнего веков) в технологических системах электронного обучения в качестве основных
тиражируемых единиц цифрового содержания рассматривались такие понятия, как электронный курс,
электронный учебник, электронное пособие и т.п. При их создании нередко использовались различные
«хитрые» и «секретные» способы упаковки, чтобы сделать содержание цифровых ресурсов
недоступным для корректировок и заимствований их пользователями (учащимися и преподавателями).
Упаковка цифрового содержания в специальный код была обусловлена различными соображениями,
причем не только коммерческого характера. Так, некоторые пользователи инструментального
комплекса системы КАДИС до сих пор применяют его версию начала 90-х годов под управлением MS
DOS [137], которая реализует хотя и закрытые способы упаковки электронных курсов, но приводящие к
весьма компактным файлам, что удобно, в частности, для сетевых рассылок большим и неоднородным
в технологическом плане контингентам обучающихся.
Однако к началу 2000-х годов подход к разработке, тиражированию и обмену ЭОР в виде целостных
электронных курсов себя исчерпал в силу, прежде всего, интеллектуальной и экономической
расточительности. Большинство таких электронных курсов использовалось только их авторами. Даже
высококачественные электронные учебники и пособия, собранные в различных централизованных
фондах, в том числе и в России (НИИ ВО, РосКЦ ИТО и др.), оказались практически не
востребованными. Причины? Они различны, но по сути очень близки. Вот типовой пример мотивации
отказа от готового курса: «Нам очень понравился набор автоматизированных учебных курсов по
прикладной механике. Хорошая графика, интересные задачи. Но мы не сможем использовать эти курсы
- у нас принята другая символика для обозначений технических параметров». Еще один пример: «Вам
удалось подготовить замечательный автоматизированный учебный курс по сопротивлению материалов.
Но ваш вуз ориентирован на подготовку технической элиты. Учебные задачи, которые вы используете в
своем курсе, слишком сложны для наших студентов». И т.д. и т.п. - перечень подобных мотивов
практически неисчерпаем. Важными здесь являются и психологические факторы, обуславливающие,
мягко говоря, настороженное отношение к чужим разработкам (о чем уже говорилось выше (см. п. 1.6)).
Поэтому многие преподаватели, вышедшие на «тропу» электронного обучения, нередко предпочитают
хотя и «корявые», но свои разработки.
Переход к новым концепциям начался во второй половине 90-х годов. Совершенствование
аппаратной базы компьютерных технологий, появление Windows, формирование типовых форматов
компьютерных данных, развитие глобальных компьютерных сетей существенно стимулировали этот
процесс. Поначалу некоторые разработчики электронных курсов стали делать их открытыми,
доступными для изменений и заимствований [102]. Затем появились более радикальные
концептуальные идеи.
Концепция SCORM. В уже упомянутой выше (см. п. 1.6) программе ADL Министерства обороны
США сформулирован ряд высокоуровневых требований к содержанию образовательных ресурсов
(www.adlnet.org). К ним относятся:
• доступность (Accessibility) - возможность размещать учебные материалы в различных
удаленных пунктах и перемещать их между ними (в частности, с использованием Интернет или
Интранет), передавать их для построения интегральных ресурсов или обращения к ним по мере
необходимости на основе стандартов метаданных и пакетирования;
• интероперабельность (Interoperability) - возможность использовать компоненты учебного
материала, разработанные с одним набором инструментов или технической платформой, в других
обучающих системах с другим набором инструментов или платформой;
• адаптивность (Adaptability) к решаемым педагогическим задачам и индивидуальным
особенностям обучающихся;
• многократное использование (Reusability) - возможность гибкого многократного (повторного)
внедрения подготовленных компонентов учебных материалов в разные компьютерные курсы;
Глава 6. Технологические средства
• долговечность (Durability) - возможность выдерживать изменения технологии без
перепроектирования и перепрограммирования (смене вычислительной платформы, версии
операционной системы и т.п.);
• повышение эффективности и продуктивности обучения, уменьшение времени и стоимости.
Важнейшим результатом работы ADL стало создание концепции, спецификаций и руководств,
объединенных названием: «Ссылочная модель совместно используемых объектов содержания
учебного материала» (The Sharable Content Object Reference Model - SCORM).
Одна из базовых идей SCORM - это составление электронных образовательных ресурсов из блоков
учебного материала, называемых совместно используемыми объектами содержания (Sharable Content
Objects - SCOs). Любой такой объект может быть представлен в виде локального в смысловом плане
фрагмента текста, графической иллюстрации, компьютерной программы, видеоклипа, какого-либо
другого типового элемента гипермедиа или их комбинации. SCORM не накладывает ограничений на
размер SCOs и контактное учебное время работы с ними. Вместе с тем предполагается, что объект
представляет относительно небольшую часть содержания изучаемого учебного материала. Разработчик
содержания должен определять размер SCO, основываясь, во-первых, на объеме информации,
необходимом для достижения учебного результата, и, во-вторых, на степени многократного
совместного использования, которую разработчик хочет получить.
Различают следующие виды SCOs:
цифровой актив (Digital Assets) – это локальный цифровой ресурс (аудио- или видеоклип, анимация,
рисунок, фотография, фрагмент текста и т.п.). Цифровые активы являются «сырьем» для подготовки
ресурсов более сложной структуры. Цифровые активы можно использовать в разных контекстах. На уровне
актива SCO имеет множество применений, его целевое назначение можно изменять и использовать для
получения разных желаемых результатов;
объект содержания (Content Object) – это цифровой актив или комбинация цифровых активов,
определяющая какое-либо понятие. Например, текст с рисунком, компьютерная программа для расчета
каких-либо параметров изучаемого объекта и т.п. На уровне объектов содержания SCO имеет меньше
применений, но в выбранном контексте его целевое назначение можно изменять для получения разных
желаемых дидактических результатов;
учебный объект (Learning Object) - блок содержания электронного обучения, предназначенный для
многократного использования. Учебный объект имеет конкретную дидактическую цель и состоит из
объектов содержания. Это может быть, например, модуль учебного курса, выполняющий какую-либо
локальную дидактическую задачу.
К SCOs предъявляются следующие требования:
• каждый SCO должен иметь универсальный способ коммуникации с внешним технологическим
окружением, не зависящий, в частности, от типа конкретной системы доставки содержания. Обычно это
требование реализуется представлением SCO в каком-либо общепринятом формате данных, например в
HTML;
• требованиями не регулируется то, что происходит внутри самого SCO;
• каждый SCO должен сопровождаться описанием (в виде метаданных, см. ниже), позволяющим
разработчикам электронных ресурсов легко находить подходящие им SCOs.
Различные SCOs размещают в компьютерных сетях (корпоративных или глобальных), что
обеспечивает открытый доступ пользователям этих сетей. Разработчики учебных материалов, используя
метаданные об SCOs, отыскивают подходящие объекты и компонуют из различных SCOs (либо ссылок
на них) их агрегации в виде электронных учебных пособий, компьютерных курсов и т.п. (рис. 6.14).
Обратим внимание читателя, что иерархия SCOs в собранной агрегации адекватна его модели
содержания, методика построения которой дополняет, как уже отмечалось выше (см. п. 2.5),
спецификации SCORM конкретными механизмами структуризации учебных материалов.
Глава 6. Технологические средства
Рис. 6.14. Иерархия SCOs в электронном курсе
При составлении агрегации SCORM (пакета различных SCOs) необходимо подготовить
специальный информационно-навигационный файл, называемый манифестом. Для создания манифеста
существуют специальные редакторы, в том числе свободно распространяемые, например Reload Editor
(www.reload.ac.uk). Манифест формируется в XML и имеет три основных раздела: метаданные об
агрегации (см. ниже метаданные LOM), структуру агрегации – Organization в Reload Editor (наименование и идентификатор пункта оглавления агрегации), список ресурсов (файлов) курса (рис.
6.15).
Рис. 6.15. Фрагмент подготовки манифеста пакета SCORM в Reload Editor
Собранная агрегация размещается в какой-либо системе доставки содержания, поддерживающей
спецификации SCORM, причем любая такая система может запускать и выполнять SCOs независимо от
того, кто их произвел (рис. 6.16). Система доставки содержания обеспечивает продвижение учащегося
внутри агрегации SCOs от одного объекта к другому. Заметим, что для проектирования и реализации
механизма навигации здесь может использоваться рассмотренная выше модель освоения учебного
материала (см. п. 2.6).
Глава 6. Технологические средства
Рис. 6.16. Фрагменты «проигрывания» пакета SCORM в LMS Moodle
Спецификации IMS. Глобальный Образовательный Консорциум IMS ставит перед собой
следующие основные задачи (www.imsglobal.org).
• определение технических спецификаций для возможности взаимодействия сетей (мультимедиа,
Интернет образовательных курсов) и приложений для дистанционного образования;
• поддержка этих спецификаций в различных образовательных продуктах по всему миру.
Свои спецификации IMS классифицирует на десять следующих групп.
1. Метаданные (Meta-data). Эти спецификации описывают данные об учебных ресурсах.
Метаданные облегчают поиск учебных ресурсов.
2. Предприятие (Enterprise). Спецификации этой группы описывают информационную модель
управления образовательным учреждением на основе технологий Интернет/интранет. Эта модель
поддерживает четыре основных процесса взаимодействия обучающих систем с системами
администрирования: хранение персональных данных, управление группами, управление регистрацией,
обработка конечных результатов (рейтинг, итоги выполнения курса и т.п.).
3. Упаковка содержания (Content Packaging). Спецификации этой группы определяют
формирование и компоновку учебных материалов так, чтобы обеспечить интероперабельность учебных
ресурсов.
4. Интероперабельность цифровых хранилищ (Digital Repositories Interoperability). Спецификации
по обеспечению интероперабельности цифровых хранилищ, которые могут содержать как метаданные,
так и сами цифровые ресурсы учебного назначения (фрагменты текстов, графические иллюстрации,
анимации, видеоклипы и т.п.).
5. Контрольные вопросы и тестирование (Question and Test Interoperability - QTI). Стандарт
тестирования описывает типы и форматы представления контрольных вопросов, настроек тестирования
в системах тестирования, способы отображения различных методов тестирования. Спецификации IMS
QTI приняты многими производителями систем электронного обучения, которые используют этот
формат для обмена тестовыми материалами, а некоторые применяют его для хранения тестов внутри
системы.
6. Формирование информации об обучаемых (Learner Information Packaging - LIP). Эти
спецификации унифицируют данные об учащихся или авторах и поставщиках учебных материалов и
обеспечивают тем самым интероперабельность этих данных.
7. Проектирование процесса обучения (Learning Design). В этих спецификациях представлен
специальный язык для описания различных педагогических методик электронного обучения.
8. Многократно используемое определение компетенции или образовательной цели (Reusable
Definition of Competency or Educational Objective). Спецификации определяют форму описания
компетенций как целей образования или плана карьеры и использование этого описания для
формирования требований к обучению или анализу его результатов.
Глава 6. Технологические средства
9. Простое упорядочивание (Simple Sequencing). Спецификации определяют формат
интероперабельного описания сценариев учебной деятельности - последовательности взаимодействия
учащихся с компонентами изучаемого учебного материала.
10. Доступность (Accessibility). Эти спецификации определяют две новые дополнительные
подсхемы информации об обучаемых - предпочтения доступности (для инвалидов, пользователей
мобильных компьютеров и т.п.) и характеристики места проживания с точки зрения доступности к
учебным материалам.
Каждая группа спецификаций IMS состоит из трех типовых документов: информационной модели,
шаблонов описаний образовательных объектов (учебных текстов, контрольных вопросов, информации
об учащихся и др.) на XML и практического руководства с примерами.
Метаданные. Поиск SCOs в компьютерных сетях осуществляют на основе их кратких описаний,
называемых метаданными (данными о данных). Это структурированные данные, используемые для
описания характеристик учебного ресурса, объекта данных или компонента системы обучения.
Метаданные являются ключевым компонентом для решения проблем, связанных с созданием, обработкой,
хранением и доставкой информации в электронном виде.
В мировом сообществе существует большое количество стандартов и спецификаций для описания
различных ресурсов (Dublin Core, vCard, iCalendar, METS, MPEG-7, MARC, OpenGIS, IEEE LOM, IMS
Metadata, SCORM и др.). Существуют стандарты описания архивной информации, библиографических
данных, географической информации, музейной, медицинской, научной, новостной, административной и
пр.
Одними из наиболее подходящих для электронного обучения являются спецификации IEEE LOM
(Learning Object Metadata - метаданные учебного объекта). Модель данных LOM принята решением
IEEE P1484.12.1 в качестве стандарта 13 июня 2002 года (http://ltsc.ieee.org/wgl2). Цель стандарта LOM облегчить поиск, рассмотрение и использование учебных объектов учителями, инструкторами или
автоматическими процессами в ходе выполнения программ, а также облегчить совместное использование
таких объектов путем создания каталогов и хранилищ.
В целом LOM представляет собой семантическую модель описания свойств учебного объекта, а не
способов, которыми учебные объекты могут использоваться в образовательных технологиях. LOM
определяет правовые аспекты для учебных объектов, неформальную семантику элементов метаданных, их
зависимости друг от друга. Сведения, представленные в LOM, предназначены для поддержки обмена
информацией и не содержат ни спецификаций по реализации, ни спецификаций пользовательского
интерфейса. LOM также не определяет способов программной реализации описания метаданных.
Учебный объект в LOM описывается с помощью элементов метаданных, которые сгруппированы в
категории. Всего в LOM представлено 84 элемента для описания ресурсов. Базисная схема LOM состоит из
следующих девяти категорий.
1. Общая категория: информация общего характера (название, краткое текстовое описание и
ключевые слова).
2. Категория жизненного цикла: информация об истории разработки и о текущем состоянии учебного
объекта.
3. Категория мета-метаданных: информация о представлении самих метаданных (автор заполнения
и на каком языке).
4. Техническая категория: типы мультимедиа-компонентов, размеры, программное обеспечение для
учебного объекта.
5. Образовательная категория: базовая информация о педагогических характеристиках учебного
объекта.
6. Правовая категория: права интеллектуальной собственности и условия использования учебного
объекта.
7. Категория отношений: информация о связи учебных объектов с другими объектами.
8. Категория аннотаций: комментарии по применению учебного объекта в обучении, а также
информация о том, когда и кем эти комментарии были созданы.
Глава 6. Технологические средства
9. Классификационная категория: описывает средства, расширяющие LOM для соответствия
специальным потребностям.
Репозитарии цифровых ресурсов. Понятие репозитария может быть определено как «хранилище».
Репозитарий цифровых ресурсов для электронного обучения - это коллекция SCOs (цифровых активов,
объектов содержания или учебных объектов), доступных по сети без специальных знаний о структуре
репозитария. Для удобства работы репозитарий включает метаданные, которые используют для описания
объектов хранилища и управления ими. Метаданные могут быть подготовлены для всего репозитария, или
для каждого объекта в отдельности, либо и то и другое вместе. В дополнение к метаданным и SCOs,
репозитарий имеет различные интерфейсы для управления цифровыми ресурсами, обеспечивающими поиск,
извлечение, размещение и другие манипуляции с данными.
Образовательные учреждения, переходящие от концепции создания и применения отдельных неделимых
электронных курсов к разработке цифровых ресурсов (SCOs) для их многократного использования,
неизбежно сталкиваются с проблемой хранения этих ресурсов.
В последние годы появилось достаточно большое количество репозитариев цифровых ресурсов
учебного назначения, которые могут служить примерами таких хранилищ, предоставляют услуги для
размещения и использования цифровых ресурсов, тиражируют соответствующий программный
инструментарий, в том числе и с открытым исходным кодом. В работе [146] даны краткие
характеристики ряда репозитариев: Harvest Road Hive (www.harvestroad.com), Intrallect Intralibrary
(www.intrallect.com), NorthPIains Telescope Enterprise (www.northplains.com), Ex Libris Digitool
(www.exlibrisgroup.com), Concord Masterfile (www.concord-usa.com), Dspace (www.dspace.org), Fedora
(www.fedora.info/index.shtml), MERLOT (www.merlot.org), TILE (www.inclusivelearning.ca), Greenstone
(www.greenstone.org), DLXS (www.dlxs.org), Planet Digital Repository (http://ants.etse.urv.es/planetdr/), CAREO
(http://careo.netera.ca/), National Science Digital Library - DLNET
(www.dlnet.vt.edu), eXact Lobster
(www.learnexact.com), каталог федерального портала «Российское образование» (www.edu.ru).