Курс «Компьютерные технологии обучения» Лекция № 09 КУРС

Курс «Компьютерные технологии обучения»
Лекция № 09
КУРС «Компьютерные технологии обучения»
***
Тема «Стандарты информационных технологий в обучающих
системах»
ВВЕДЕНИЕ
Стандарт - это спецификация, разработанная аккредитованной организацией,
занимающейся проблемами стандартизации.
© НИЯУ МИФИ Кафедра «Информатика и процессы управления», 2010
стр. 1
Курс «Компьютерные технологии обучения»
Лекция № 09
ВВЕДЕНИЕ
Аккредитованные организации включают консорциумы, форумы, торговые
организации, пользовательские группы и занимаются разработкой
спецификаций, определяющих правила действий в конкретных ситуациях
или для конкретной группы разработчиков/потребителей.
Аккредитация не обязательно подразумевает качество или полезность
разрабатываемых стандартов для всех заинтересованных групп, но
обязательно поддержку процесса разработки во времени.
Аккредитованный процесс важен для обеспечения последовательной
реализации стандартов в прикладных разработках и антимонопольной
деятельности.
ВВЕДЕНИЕ
Цели процесса стандартизации:
1. хорошо определенные стандарты - совместимые реализации, высокая
интероперабельность, согласованные функциональные возможности;
2. коммерческая жизнеспособность - стандарты задают диапазон
реализаций, возможно создание коммерческих продуктов (все
соответствующие стандарту продукты в принципе должны быть
интероперабельными, могут иметь различное оформление и давать
потребителю возможность выбора из диапазона совместимых систем);
3. широкое одобрение и признание;
4. минимизация ошибок.
© НИЯУ МИФИ Кафедра «Информатика и процессы управления», 2010
стр. 2
Курс «Компьютерные технологии обучения»
Лекция № 09
ВВЕДЕНИЕ
Процесс разработки стандарта является циклическим и включает в себя
четыре этапа: разработку, согласование, сопровождение и пересмотр
стандарта.
Типичное время от формирования комитета до одобрения стандарта
составляет обычно от 18 до 48 месяцев.
Цикл "жизни" стандарта от одобрения до его пересмотра повторяется каждые
пять лет.
ВВЕДЕНИЕ
Существует ряд международных организаций, работающих в сфере
стандартизации, консорциумов и национальных программ, министерств
отдельных стран, тесно сотрудничающих в сфере разработки элементов
системного подхода к построению систем дистанционного обучения или
любых
других
обучающих
систем,
функционирующих
на
информационных технологий.
.
© НИЯУ МИФИ Кафедра «Информатика и процессы управления», 2010
стр. 3
базе
Курс «Компьютерные технологии обучения»
Лекция № 09
ВВЕДЕНИЕ
Список организаций, участвующих в разработке стандартов










ISO/IEC JTC1, IT (International Standards Organization/International
Electrotechnical Committee, Joint Technology Committee 1, Information Technology)
IEEE P1484 LTSC (Institute of Electrical and Electronic Engineers, Project 1484,
Learning Technology Standards Committee) - аккредитованный IEEE комитет по
стандартизации обучающих технологий
IMS (IMS Global Learning Consortium) - американский проект
ARIADNE (Alliance of Remote Instructional Authoring and Distribution Networks for
Europe) - проект Европейского Союза
ADL (Department of Defense Advanced Distributed Learning) - организация
американского Департамента Обороны
AICC (Aviation Industry CBT Committee)
CEN-ISSS (European Committee for Standardization (CEN), Information Society
Standardization system (ISSS), Learning Technology (LT) Workshop)
PROMETEUS (PROmoting Multimedia access to Education and Training in EUropean
Society))
GESTALT (Getting Educational Systems Talking Across Leading-edge Technologies)
GEM (Gateway to Educational Materials)
История разработки стандартов информационных обучающих систем
В рамках проекта ARIADNE I (1996-2000 гг.) разрабатываются и тестируются прототипы
инструментов и основные методологии для сопровождения и использования knowledge
pools system (KPS).
Проект ARIADNE II (с конца 2000 г.) предполагает усовершенствование и
подтверждение результатов в рамках широкомасштабных демонстраций.
В ноябре 1997 года департамент Обороны США и Управление Белого Дома по политике
в области науки и технологий запустили инициативу Передовое распределенное
обучение (Advanced Distributed Learning, ADL) совместно с другими представителями
правительства и промышленности, включая Эппл, Дженерал Моторс, Микрософт и
Текноуледж, и широким сообществом в сфере образования и переподготовки кадров.
© НИЯУ МИФИ Кафедра «Информатика и процессы управления», 2010
стр. 4
Курс «Компьютерные технологии обучения»
Лекция № 09
Стандарты обмена учебными материалами
Использование стандарта обмена предполагает, что взаимодействие между системой
управления обучением (CMI) и учебным модулем осуществляется на основе механизма
описанного на схеме. В этом случае учебный модуль (courseware) с точки зрения системы
управления обучением представляет собой "черный ящик" на вход которому подаются
данные студента, а на выходе поступают результаты обучения.
Стандарт AICC
Первая попытка стандартизации была предпринята в авиационной индустрии. В этой
отрасли традиционно использовалось компьютерное обучение (главным образом с
использованием имитаций). Кроме того, при небольшом количестве поставщиков
(производителей самолетов) присутствовало большое количество потребителей
учебных программ (авиакопаний).
В результате скоординированных действий потребителей и поставщиков была
сформирована комиссия - AICC - Aviation Industry CBT Comission, разработавшая
одноименный стандарт. AICC - первый и наиболее распространенный стандарт обмена
учебными материалами
Стандарт AICC был построен на основе обмена текстовых файлах и не в полной мере
отражал новые возможности технологий Интернет.
© НИЯУ МИФИ Кафедра «Информатика и процессы управления», 2010
стр. 5
Курс «Компьютерные технологии обучения»
Лекция № 09
Стандарт SCORM
Для создания нового стандарта был организован консорциум, в число участниов
которого вошли Apple, IBM, Oracle, Sun Microsystems, Microsoft, University of California Berkley и.т.п. Консорциум был назван IMS Global Learning Consorium.
Стандарт SCORM
IMS Global Learning Consortium. Деятельность консорциума направлена на разработку
системы базовых стандартов, описывающих требования к элементам учебного
процесса в среде новых образовательных технологий. Множество создаваемых
спецификаций консорциума включает в себя:






стандартизация
стандартизация
стандартизация
стандартизация
стандартизация
стандартизация
форматов хранение и поиск учебной информации
принципов построения систем управления обучением
форматов обмена данных
информации об участниках учебного процесса
элементов образовательного контента учебных материалов
форматов и принципов разработки учебных материалов (УМ).
.
© НИЯУ МИФИ Кафедра «Информатика и процессы управления», 2010
стр. 6
Курс «Компьютерные технологии обучения»
Лекция № 09
Стандарт SCORM
Основой новой концепции становится объектный принцип построения учебных
материалов. В соответствии с концепцией, учебный материал разбивается на части объекты.
Происходит переход от больших негибких курсов к многократно используемым
отдельным объектам обучения (RLO - Reusable Learning Object) доступных для поиска и
включения.
Разработка объектов может вестись различными авторами, в различных средах и
впоследствии они могут быть доступными для использования из репозитария объектов.
Стандарт SCORM
Каждый элементарный объект обучения может включать в себя
учебный текстовый или мультимедийный материал; глоссарий, понятия
которого расшифровываются в данном тексте; элементы обсуждения (чат,
форум, доска для рисования); элементы практических занятий; набор
контрольных вопросов и тестов; метаданные объекта; инструкции для
обработки информационного содержания объекта.
Отличие состоит в том, что такое определение расширяет понятие
объекта от просто "учебная структура" (учебный план) до "учебная структура
и средства администрирования, управления и разработки" - то есть так же
включаются технологические инструменты.
© НИЯУ МИФИ Кафедра «Информатика и процессы управления», 2010
стр. 7
Курс «Компьютерные технологии обучения»
Лекция № 09
Стандарт SCORM
Множество элементарных объектов (в литературе также называемых
информационными),
объединённых
в
один
в
определённой
последовательности (линейной или иерархической), образуют учебный курс.
Получившаяся в результате подобного объединения структура называется
агрегированным объектом обучения (Aggregated RLO). В свою очередь
агрегированные объекты-курсы могут естественным образом объединяться в
учебные программы
Стандарт SCORM
Таким образом, применением технологических стандартов, прежде всего, достигаются:










повышение эффективности создания и применения как учебно-методического обеспечения,
так и учебных процессов;
устойчивость и стабильность, как учебных материалов, так и процессов, поскольку они не
подвергаются переделкам для взаимной стыковки благодаря заложенным в стандарты
системным и межсистемным соглашениям;
доступность - учебные материалы и технологические процессы легко доступны, так как они
хранятся в известных форматах и доставляются стандартными механизмами;
переносимость - учебные материалы легко переносимы (мобильны), поскольку построены
по модульному (объектному) принципу, соответственно ориентированы на процессы
декомпозиции и композиции;
масштабируемость (расширяемость) - достигается принципами иерархии и модульности,
заложенными в систему стандартов;
множественность применения - объектный принцип, стандартизация представления
учебной информации, открытость стандартов и размещение информации на серверах
интернет позволяют многократное использование информационных ресурсов;
актуализация - достигнутые применением стандартов стабильность и множественность
применения, в свою очередь, позволяют добиться актуальности учебных материалов,
поскольку их коррекция производится централизованно;
интероперабельность - создатели новых технологических систем ориентируются в
форматах учебных материалов и процессов по общим принципам стандартизации,
базирующихся на полиморфизме сообщений и динамическом связывании, и это позволяет
применять их в различных, в том числе новых, функциональных системах.
разделяемость - один и тот же ресурс может быть одновременно использован (разделен) в
нескольких приложениях, поскольку не требуется его модификация в зависимости от
приложения;
технологичность - создание новых учебных материалов и процессов происходит с
максимальным использованием уже имеющихся и с применением известных по
интерфейсам, параметрам и функциям инструментов.
© НИЯУ МИФИ Кафедра «Информатика и процессы управления», 2010
стр. 8
Курс «Компьютерные технологии обучения»
Лекция № 09
Стандарт SCORM
Система IMS включает спецификации:






IMS Content Packaging Specification - компоновка содержания учебников и учебных пособий;
IMS Learner Information Package Specification - описание данных об обучаемом;
IMS Metadata Specification - описание метаданных учебных материалов;
IMS Digital Repositories Interoperability - описание связей разных репозиториев;
IMS Question and Test Specification - описание типичных вопросов и средств тестирования;
IMS Digital Repositories - описание хранилищ цифровых данных
и ряд других.
Эти спецификации предназначены для обеспечения распределенного процесса обучения, открытости
средств обучения, интероперабельности обучающих систем, обмена данными о студентах между
электронными деканатами в системах открытого образования. Распространение IMS спецификаций должно
способствовать созданию единой информационно-образовательной среды, развитию баз учебных
материалов, в том числе благодаря объединению усилий многих авторов при создании электронных
учебников и энциклопедий.
Стандарт SCORM
Спецификация IMS Content Packaging Specification разработана в конце
2000 г. Совместимость учебных средств и систем обеспечивается
применением специального формата (IMS Content Packaging XML format),
основанного на языке разметки XML. Спецификация определяет функции
описания и комплексирования учебных материалов, в том числе отдельных
курсов и наборов пособий, в пакеты для сети КОС, поддерживающих
концепции IMS. Пакеты (дистрибутивы) снабжаются сведениями,
называемыми манифестом, о структуре содержимого, типах фрагментов,
размещении учебных материалов. Манифест представляет собой
иерархическое описание структуры со ссылками на файлы учебного
материала. Каждый учебный компонент, который может использоваться
самостоятельно, имеет свой манифест. Из манифестов компонентов
образуются манифесты интегрированных курсов.
© НИЯУ МИФИ Кафедра «Информатика и процессы управления», 2010
стр. 9
Курс «Компьютерные технологии обучения»
Лекция № 09
Стандарт SCORM
Структура пакета учебника (учебных пособия)
Стандарт SCORM
Процедуры учебного процесса и роли участников в концепции IMS.
© НИЯУ МИФИ Кафедра «Информатика и процессы управления», 2010
стр. 10
Курс «Компьютерные технологии обучения»
Лекция № 09
Стандарт SCORM
Назначение спецификации IMS Digital Repositories Interoperability - унифицировать
интерфейс между различными наборами ресурсов - базами учебных материалов
(репозиторями), используемыми в разных обучающих системах.
Обращаться к репозиториям могут разработчики курсов, обучаемые, администраторы
репозиториев, программные агенты.
В спецификации оговорены основные функции обращений к репозиториям, инвариантные
относительно структуры наборов. Это функции помещения учебного ресурса в базу,
поиска материала по запросам пользователя, компиляции учебного пособия. Система
управления репозиторием при этом осуществляет запоминание вводимых данных,
доставку и экспозицию запрошенного материала соответственно.
Репозитории могут быть ориентированы на форматы SQL, XML, Z39.50. Формат Z39.50
используют для поиска библиотечной информации, формат XQuery (XML Query) - для
поиска XML-метаданных, а протокол SOAP - для передачи сообщений.
Доступ к репозиториям может быть непосредственным или через промежуточный модуль.
Модель SCORM
SCORM (Shareable Content Object Reference Model) - промышленный
стандарт для обмена учебными материалами на базе адаптированных
спецификаций ADL, IEEE, IMS, Dublin Core, and vCard.
Цели создания SCORM: обеспечение многократного использования учебных
модулей, интероперабельности учебных курсов (их использования в средах
разных КОС), легкого сопровождения и адаптации курсов, ассемблирования
контента отдельных модулей в учебные пособия в соответствии с
индивидуальными запросами пользователей.
В SCORM достигается независимость контента от программ управления.
Первая версия объектной модели разделяемых образовательных ресурсов SCORM была представлена
организацией ADL Initiative в начале 2000 г. Модель SCORM стала результатом обобщения многих
проводившихся работ в области стандартизации обучающих средств для Internet. Версия 1.2 появилась в
октябре 2001 г.
© НИЯУ МИФИ Кафедра «Информатика и процессы управления», 2010
стр. 11
Курс «Компьютерные технологии обучения»
Лекция № 09
Модель SCORM
SCORM включает три части:
1. Введение (общая часть), в котором описываются основы концепции SCORM и перспективы ее развития;
2. Модель агрегирования модулей CAM (Content Aggregation Model) в законченные учебные пособия;
3. Описание среды исполнения (Run Time Environment), представляющей собой интерфейс между
содержательной и управляющей частями и использующей Web-технологии и язык JavaScript. Эта часть
опирается на модель данных и концепцию API, разработанную в AICC.
Модель SCORM
CAM включает:



Метаданные (Metadata Dictionary) с описанием назначения и типа
содержимого модуля, сведениями об авторах, цене, требованиями к
технической платформе и др.; эта часть САМ заимствована из
спецификаций IEEE.
XML-данные (Content Structure) о структуре контента. Язык XML в
SCORM используется в виде версии CSF (Course Structure Format). С
помощью CSF представляется структура учебного курса, определяются
все элементы и внешние ссылки, необходимые для
интероперабельности в рамках концепций IMS, IEEE и AICC. CSF
основан на модели AICC Content Model.
Данные (Content Packaging) о способах объединения модулей в пособия
на базе спецификации IMS Content Packaging specification. При этом
каждый элемент автоматически получает уникальный идентификатор.
© НИЯУ МИФИ Кафедра «Информатика и процессы управления», 2010
стр. 12
Курс «Компьютерные технологии обучения»
Лекция № 09
Модель SCORM
Система управления LMS состоит из нескольких компонентов,
выполняющих одноименные функции:








управление контентом (Content Management Service);
визуализация (Delivery Service);
упорядочение материала (Sequencing Service);
администрирование курсов (Course Administration Service);
тестирование (Testing/Assessment Service);
моделирование обучаемых (Leaner Profile Service);
определение траектории обучения (Tracking Service);
коммуникация с системной средой (API Adapter).
Модель SCORM
Благодаря модульной структуре, многократному использованию модулей в
разных версиях учебных пособий и адаптации пособий к особенностям
обучаемых достигается уменьшение стоимости обучения на 30-60%, времени
обучения на 20-40%, повышается степень усвоения материала.
© НИЯУ МИФИ Кафедра «Информатика и процессы управления», 2010
стр. 13
Курс «Компьютерные технологии обучения»
Лекция № 09
Дополнительная информация по форматам SCORM-LOM
В SCORM используются результаты разработок целого ряда проектов и организаций IMS
Global Learning Consortium, Inc.3, the Aviation Industry CBT (Computer-Based Training)
Committee (AICC) , the Alliance of Remote Instructional Authoring & Distribution Networks
for Europe (ARIADNE) и IEEE Learning Technology Standards Committee (LTSC).
Метаданные учебного объекта (Learning Object Metadata, LOM) – составная часть
инициативы SCORM. Последняя спецификация опубликована в июле 2002 года. Цель
этого стандарта – облегчение поиска, рассмотрения, оценки и использования учебных
объектов для учеников, учителей или автоматических программных процессов.
Определяя общую концептуальную схему данных, данный стандарт обеспечивает
связывание учебных объектов. А так как метаданные обладают высокой степенью
семантической интероперабельности, трансформации этих связей будут протекать без
затруднений.
Дополнительная информация по форматам SCORM-LOM
Учебные объекты описываются элементами данных, сгруппированными в категории.
Базовая схема LOM версии 1.0 определяет девять таких категорий:
1. Общая категория объединяет информацию об учебном объекте в целом.
2. Категория жизненного цикла группирует элементы об истории и текущем
состоянии учебного объекта и тех, кто влиял на него в ходе эволюции.
3. Категория мета-метаданных содержит информацию о метаданных.
4. Техническая категория группирует технические требования и характеристики
учебного объекта.
5. Образовательная категория объединяет образовательные и педагогические
характеристики.
6. Категория прав содержит данные об интеллектуальной собственности и условиях
использования.
7. Категория связей (реляций) определяет понятия, определяющие взаимосвязи
между данным и иными учебными объектами.
8. Категория аннотации представляет комментарии к учебному использованию
объекта и данные о создателях этих комментариев.
9. Классификационная категория определяет место данного объекта в пространстве
той или иной классификационной схемы.
© НИЯУ МИФИ Кафедра «Информатика и процессы управления», 2010
стр. 14
Курс «Компьютерные технологии обучения»
Лекция № 09
Дополнительная информация по форматам SCORM-LOM
Все вместе, эти категории образуют базовую схему LOM. С использованием
классификационной категории возможны различные типы расширений этой
схемы.
Категории группируют элементы данных. Модель данных LOM имеет
иерархическую структуру и включает как агрегаты элементов данных, так и
простые элементы данных (листья на иерархическом дереве). В базовой
схеме версии 1.0 только простые элементы имеют индивидуальные значения,
определенные путем ассоциации с пространством значений и типом данных.
Агрегаты индивидуальных значений не имеют.
Дополнительная информация по форматам SCORM-LOM
Для каждого элемента данных базовая схема определяет:





имя;
объяснение (explanation) – определение элемента данных;
размер (size) – число разрешенных значений;
порядок (order) – если порядок значений является важным;
пример.
Для простого элемента также определены:


Пространство значения (value space) – набор разрешенных значений,
обычно в форме словаря или ссылки на другой стандарт;
Тип данных (datatype) – значение, которое может быть LangString,
DateTime, Duration, Vocabulary, CharacterString или Undefined.
© НИЯУ МИФИ Кафедра «Информатика и процессы управления», 2010
стр. 15