Онтология и таксономия метаданных электронных учебных документов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Хабаровская государственная академия экономики и права

Онтология и таксономия метаданных электронных учебных документов

Актуальные проблемы информатики

УДК 681

С.И. Рябухин, доцент кафедры информационных систем в экономике

Abstract

The contemporary level of the applied information technology development allows to create different forms of presenting information and to demonstrate such forms for different types of audience including the distance audience. Relatively not high expenses covering the creation of the above-mentioned forms of information presentation (visualization and reproduction of audioflow) as well as the availability of means for their creation such as, for example, Power Point from Microsoft Company, make possible the development, application and dissemilation of multimedia forms in the sphere of educational services.

Keywords: information technology, visualization, educational services, metadata, electronic teaching materials.

Современный уровень развития прикладных информационных технологий позволяет создавать различные формы представления информации (в том числе и мультимедийные, то есть аудиовизуальный поток) и демонстрировать такие формы для различного типа аудиторий, в том числе и для заочной аудитории. Относительно невысокие затраты на создание упомянутых форм представления (визуализации и попутного воспроизведения аудиопотока) информации, а также доступность средств для их создания (как например, PowerPoint от компании «Microsoft») делают возможным разработку, применение и распространение мультимедийных форм и сфере образовательных услуг. Однако следует заметить, что, как и художником (в профессиональном смысле), невозможно стать, ограничившись изучением информационных технологий в области обработки графической информации, так и нелепо добиваться желаемого результата при создании презентационных материалов для целей обучения, не отдавая должное правилам визуализации, а также соблюдению требований организации контента (то есть структуры и содержания представляемой информации). В настоящей статье автор ставит цели, определяет задачи и рассматривает возможное решение проблем, связанных с систематизацией электронных учебных материалов (далее - ЭУМ) в высшем учебном учреждении. Разработка форм визуализации дидактических единиц (или их элементов) не только не составляет существенных трудовых затрат для преподавателей, но и становится стандартом «де-факто» при оценивании их компетенции. С точки зрения саентологии формирование визуальных образов является необходимым средством при обучении (так называемый эффект создания «массы»), однако в большинстве случаев, реализацией именно этого аспекта возможности электронных учебных материалов в форме презентаций и заканчиваются. Таким образом, следует констатировать факт отсутствия в простых презентационных формах (распространённый формат «ppt») возможности управления процессом обучения, контроля умений и навыков обучаемого.

Автор далёк от критики собственно презентационного формата «ppt» и средств создания и визуализации таких учебных презентаций, хотя нельзя не сказать о сложностях, связанных с объёмом ppt-файлов при их передаче посредством SMTР-протокола (то есть посредством электронной почты), а также с необходимостью иметь в своём распоряжении лицензированные программные продукты, предназначенные для просмотра таких файлов. В частности, одним из простых решений проблем связанных с объёмом данных является трансформация ppt-файла в НТМ/HTML-формат и передача по протоколу HTTP.

В настоящей статье автор предпринимает попытку определения принципиально нового подхода при создании учебных материалов (в том числе и презентационных). Необходимость декларирования таких принципов и соответственно разработки методики для создания визуальных форм обусловливается многими причинами. Во-первых, тенденцией создания действительно информационного общества, в котором возможность получения как основного, так и дополнительного образования представлена каждому желающему. Во-вторых, тенденцией высших образовательных учреждений к расширению аудитории за счёт удалённых пользователей. При этом в данной сфере деятельности имеет место факт конкурентной борьбы за пользователя и постоянно расширяющийся спектр услуг и направлений. В-третьих, имеет место тенденция к массовому внедрению корпоративных автоматизированных информационных систем (далее - АИС) в академических кампусах, и такие АИС либо содержат в своей структуре подсистемы дистанционного образования (далее - СДО), либо при построении технического задания на внедрение/разработку таких АИС формируется ряд обоснованных требований для возможности осуществления дистанционных форм обучения и образования. В этой связи нельзя не отметить факт обособленности корпоративных вузовских информационных систем от систем дистанционного образования. Данный факт, по мнению автора, обусловлен очень мощным функционалом и объёмом решаемых задач в рамках автоматизированной системы дистанционного образования, а также очень прибыльной рыночной нишей для разработчиков систем СДО, что делает затруднительным существование СДО в качестве подсистемы КИС кампуса. Кроме системных проблем, в данном случае имеют место проблемы авторской собственности на методики осуществления образовательной деятельности в отдельно взятом учебном учреждении. В-четвёртых, имеют место требования федеральных органов надзора в сфере образовательных услуг, которые, преследуя цель повышения качества таких услуг, декларируют необходимость наличия средств визуализации учебно-методического обеспечения и средств исполнения интерактивного контроля знаний у обучающихся.

Так как необходимость разработки электронных учебных материалов сомнению не подлежит и, более того, переходит в разряд обязательных требований к осуществлению образовательных услуг, то весьма разумным представляется устранить имеющую место стихийность процесса создания ЭУМ посредством разработки и внедрения соответствующей технологии. Целью данной технологии будет являться унификация как собственно ЭУМ, так и аннотаций к ЭУМ, которая позволит применять такие материалы во всех формах обучения: очной лекционной и интерактивной; заочной сессионной и дистанционной формах. Проблема существующего подхода к разработке ЭУМ заключается в узкой направленности применения ЭУМ (только в качестве иллюстративного пособия к очному лекционному курсу); отсутствии возможности использования ЭУМ в качестве средств контроля знаний; отсутствии возможности встраивания в подсистемы автоматизированного обучения на принципе унифицированности и модульности; отсутствии возможности контроля качества ЭУМ; отсутствии возможности применения ЭУМ в асинхронном режиме (то есть без участия автора). Ожидание результатов от применения электронных учебных материалов (далее - ЭУМ) не должно отличаться от использования прочих форм учебно-методического комплекса. Качество навыков и умений у обучаемого должно отвечать одним и тем же требованиям вне зависимости от того, какое значение обучающий придаёт роли электронных средств обучения в учебном процессе.

Следовательно, требования к разработке ЭУМ должны быть определены не менее тщательно, чем требования к разработке обычных УМК (рабочих программ, методических указаний и т.д.). Соблюдение требований к разработке приобретает особую важность в случае неадекватного применения ЭУМ при попытках использования ЭУМ, разработанного в качестве иллюстративного материала к очному лекционному курсу, в иных формах обучения (заочной и дистанционной). Упомянутые требования отнюдь не относятся к перечню правил составления текста как такового, но являются гораздо более объёмной категорией, относящейся к содержательной (семантической) части ЭУМ. Не следует понимать сказанное как призыв к разработке дублирующих форм учебно-методического комплекса в виде ЭУМ, так как автор предлагает рассмотреть подход к созданию ЭУМ с информационной точки зрения. Иными словами, структура и содержательная часть ЭУМ должна отвечать ряду дополнительных (кроме оформления собственно текста) требований, которые следуют из современных тенденций развития электронных средств обучения и дистанционных форм образования (далее - ДФО). В частности, на текущий момент ДФО имеют не только весьма широкое распространение в мире, но и приобрели отражение своей популярности в виде методологических разработок, принятых в качестве международных стандартов. Приведём примеры наиболее популярных международных стандартов (с точки зрения применения в программных средствах, предназначенных для реализации задач дистанционного образования):

1) ADL SCORM (Sharable Content Object Reference Model, организация разработчик - «Advanced Distributed Learning») - стандарт модели контента объекта для совместного использования. Область применения - построение модели, определяющей содержание информации при обучении с использованием распределённых технологий WEB и открытых систем на базе сети Интернет;

2) IEEE LOM (Learning Object Metadata, организация разработчик «IEEE Learning Technology Standards Committee») - стандарт модели метаданных учебного объекта. Область применения - описание учебных ресурсов. Назначение - облегчить поиск, рассмотрение и использование учебных объектов учителями, инструкторами или автоматически процессами в ходе выполнения программ, а также облегчить совместное использование таких объектов путём создания каталогов и хранилищ;

3) IMS CP (Content Packaging, организация разработчик «IMS Global Learning Consortium, Inc») - один из стандартов группы IMS, описывающий информационную модель «упаковки» электронных учебных материалов для целей интероперабельности за счёт блочной унификации состава, типа контента, структуры и расположения учебных материалов на ресурсах сети Интернет. Назначение - стандарт предназначен в числе прочих и для разработчиков ЭУМ. Обучающие материалы описываются и упаковываются с использованием XML-формата, что, собственно, и позволяет добиться интероперабельности с любыми приложениями и инструментами, поддерживающими XML-спецификацию.

С одной стороны, стремление к неким, весьма далёким от повседневной жизни рядового учебного учреждения международным стандартам может показаться избыточным. С другой стороны, с точки зрения систематизации всех видов электронных учебных материалов (в том числе и презентаций), этот вопрос требует тем большего к себе внимания, чем шире становится распространение опыта создания электронных учебных документов (презентаций) и нарастает само их количество вместе с проблемами, связанными с учётом материалов и их хранением. В качестве одного из решений поставленных в преамбуле задач автор предлагает рассматривать процесс создания ЭУМ в виде следующих этапов:

1) авторская разработка фрагментов/объектов ЭУМ;

2) компоновка (методом внедрения) составного документа (ppt, doc, xls и т.д.) в соответствующем авторском приложении;

3) отладка работы составного документа посредством авторского приложения;

4) преобразование (посредством MS Office) составного документа в формат HTML (имя_файла.html);

5) отладка работы и тестирование полученного в п. 4 HTML-документа посредством Internet Browser (не менее чем в 3 наиболее популярных, например: MS Internet Explorer, Mozilla FireFox и т.д.);

6) разработка аннотации;

7) передача комплекта (аннотации и самого материала) в репозиторий (для целей хранения и управления ЭУМ).

Необходимо заметить следующее:

- оформление всех ЭУМ должно выполняться с соблюдением требований корпоративного стиля (на основании передачи авторского права к учебному учреждению по договору);

- при оформлении ЭУМ (цвет фона и текста, размер шрифтов, расположение информации и т.д.) следует соблюдать требования эргономики и требования к организации интерактивного человекомашинного взаимодействия.

Так как для целей систематизации контента (то есть содержания ЭУМ) наиболее важным является создание аннотации, то предметом онтологии и таксономии будет являться информация об электронных учебных материалах. Процесс исследования и систематизации информации в данном случае имеет следующие явные ограничения:

1. Структура аннотации должна быть иерархической и соответствовать спецификации XML (Extensible Markup Language).

2. Семантика информации должна соответствовать требованиям организации образовательного процесса.

3. Семантика информации должна соответствовать требованиям к реализации распределённых систем обработки данных.

4. Семантика информации должна отражать специфику информации с точки зрения хранения и способов представления.

Необходимость первого и третьего из ограничений обусловлена требованиями информатизации. Следует констатировать факт наложения зависимости содержательной части ЭУМ от возможностей и развития информационных технологий, так как именно средство ввода, обработки, передачи, хранения и представления информации определяют необходимость соблюдения дополнительных правил организации ЭУМ. С другой стороны, именно правильное соблюдение таких требований и точное определение критериев в процессе создания ЭУМ даст возможность следующего:

а) применять современные средства телекоммуникаций;

б) осуществлять формирование репозиториев ЭУМ;

в) реализовать принципы межплатформенности и интероперабельности при использовании ЭУМ (то есть независимости от средств воспроизведения и транспортировки данных);

г) использовать ЭУМ в современных автоматизированных средствах дистанционного образования;

д) в полной мере использовать доступ к электронной библиотеке посредством указания электронных ресурсов каталога и самих изданий.

С точки зрения соблюдения указанных ограничений наиболее передовым средством систематизации информации для целей обработки и передачи данных является стандарт XML иерархического описания структур данных. Способ организации и передачи данных посредством текстовых XML-структур наиболее приемлем также и по причине ограничений транспортировки нетекстовых форматов данных по общепринятым сетям передачи данных (то есть сетям, не требующим дополнительного аппаратного и программного обеспечения, каковыми и являются сети рядовых пользователей - потенциальных клиентов СДО).

Необходимость второго и четвёртого из ограничений обусловлена требованиями организации учебного процесса на основании государственных стандартов образовательных программ и учебных планов учебного учреждения. Аннотация должна отражать структуру и описание компетенций, базовых уровней дисциплин, собственно дисциплин и объёмов затрат на их изучение, перечень знаний, умений и навыков по каждой из дисциплин, а также метрик для оценивания качества знаний. Реализация указанных ограничений должна позволить:

1) использовать интеллектуальный анализ и объективную оценку знаний в процессе интерактивного обучения с возможностью автоматического выбора сценария взаимодействия с обученным;

2) выполнять оценивание уровня сформированных умений;

3) выполнять оценивание уровня сформированных навыков;

4) осуществлять совместное использование объектов ЭУМ;

5) применять современные технологии программированного обучения (в том числе итерационный подход с выявлением «пробелов» в знаниях и формированием ссылок на требуемый материал для повторного изучения);

6) разделять функции собственно авторской разработки ЭУМ и их информационной обработки для возможности применения в режиме отчуждения от автора;

7) контролировать соблюдение авторских прав в отношении ЭУМ.

Учитывая требования к составу и содержанию аннотационной документации, наиболее приемлемым стандартом для целей спецификации ЭУМ является стандарт IMS CP, так как описание структуры метаданных в этом стандарте построено на технологии XML. Однако выполнять аннотацию ЭУМ в полном соответствии с требованиями упомянутого стандарта весьма затруднительно по причине самого его назначения: стандарт предназначен для разработки метаданных, то есть собственно XML-документа в виде, пригодном для решения телекоммуникационных задач, в то время как для решения задач структурирования аннотационного документа требуется лишь соблюдение соответствия иерархической упорядоченности информации об ЭУМ требованиям стандарта IMS OK. Именно этот принцип был использован при разработке структуры аннотации к ЭУМ (см. таблицу). С другой стороны, вопрос преобразования полученной аннотации в собственно структуру XML-документа, соответствующего стандарту IMS OK, остаётся открытым и выходит за рамки настоящей статьи. В качестве рекомендаций по поводу упрощения работы, связанной с формированием достаточно большого объёма информации в виде аннотации, которую следует выполнять именно автору ЭУМ и более никому другому (по причине возможного искажения смысла и самого назначения аннотации как формы знаний), следует упомянуть возможности языка HTML для создания форм ввода. Применение HTML-форм не только позволит сократить работу за счёт автоматизации процесса формирования аннотационной информации, но и позволит организовать контроль за правильностью заполнения полей форм для ввода данных, а также обеспечить возможность создания хранилищ аннотаций и ЭУМ в виде репозиториев. Кроме упомянутых требований, не следует оставлять без внимания тенденцию развития собственно информационных технологий, в частности АИС, предназначенных для автоматизации процессов обучения, к которым относятся следующие средства: информационный электронный учебный

а) автоматизированные учебники;

б) автоматизированные средства тестирования;

в) автоматизированные средства программируемого обучения;

г) автоматизированные средства дистанционного обучения.

Приведённая классификация не претендует на полноту, тем не менее даёт основание полагать о наличии различных подходов в организации процессов взаимодействия обучаемый - обучающий, реализованных на концептуальном уровне в современных автоматизированных информационных системах. Наибольший интерес предоставляют тенденции развития таких систем с точки зрения простейших форм представления дидактических единиц. К упомянутым простейшим формам следует отнести:

1) текстовые документы (форматы rtf, doc, pdf и т.д.);

2) презентации;

3) текст, структурированный посредством HTML (то есть гипертекст с наличием перекрестных ссылок);

3) HTML-сценарии.

Простейшие формы представления дидактических единиц являются основанием для разработки средств программируемого обучения, при этом следует заметить, что если исходные формы разрабатываются с учётом требований унификации и правильно аннотированы, то разработка средств программируемого обучения возможна без участия автора исходных материалов (например, специалиста-куратора дистанционного образования). Аннотационный документ может являться источником знаний о простейших формах исходных документов, вместилищем описания семантического содержимого исходного документа и позволить использовать эти знания для управления всей массой таких документов, накопленных в репозиториях.

Таблица - Структура и содержание аннотационного документа

Примечание. Табличная форма носит справочный (то есть необязательный) характер и применена в данном документе для целей пояснения структурных иерархических уровней информационных сущностей и их атрибутов, а также для пояснения примеров значений рангов освоения дидактических единиц (либо их элементов). Выделение серым фоном строк таблицы означает повторяемость выделенных элементов на соответствующем уровне иерархии (например, дисциплин может быть несколько в случае аннотации междисциплинарного ЭУМ);ранг элементов группы указан в процентах от ранга группы; ранг группы указан в процентах от уровня знаний для дидактической единицы.

Для целей формирования содержания аннотационных документов автором были использованы основные принципы саентологии: формирование у обучаемого необходимой «массы»; формирование навыков посредством выполнения обучаемым градиентно-усложняющихся упражнений; формирование умений посредством изучения градиентно-усложняющихся элементарных терминов и понятий, а также понятийных групп. На основании применения вышеупомянутых принципов, а также на основании структуры государственного образовательного стандарта автором были разработаны требования к структуре аннотации простейших форм документов. Таким образом, при разработке простейших форм структура аннотация должна позволять:

1) указывать уровни сложности материала;

2) указывать оценку (рейтинг) каждого элемента (дидактической единицы) в отдельности и для совокупности (например, тем в разделе дисциплин, разделов в разделе тем);

3) указывать время на выполнение задания;

4) указывать результат ранжирования уровней сложности по градиенту (например, относительно оценки успеваемости);

5) указывать рейтинговую оценку упражнений;

6) указывать уровни сложности для терминологических единиц (понятия, определения, аббревиатуры и т.д.);

7) указывать оценку навыков (рейтинг) уровней сложности для каждой из решаемых задач в группе задач.

Исследовав и совместив требования к структуре аннотационного документа, требования стандарта IMS OK, а также требования к содержанию аннотационного документа, автор обоснованно подошёл к формированию структуры аннотационной информации об электронных учебных материалах. Результаты исследовательской работы приведены в таблице.

Литература

1. Федеральный государственный образовательный стандарт высшего профессионального образования по направлению подготовки «230700 Прикладная информатика (квалификация (степень) «бакалавр»)» - 2009 год.

2.http://www.infoloom.com/gcaconfs/WEB/granada99/rau.HTM

3.http://www.imsglobal.org/specificationdownload.cfm.

4. http://ltsc.ieee.org/wg12

5.http://ltsc.ieee.org/doc/wg12/LOM3_00.pdf

6.http://www.adlnet.org/adldocs/Document/SCORM_1.2_Addendums.doc

7. W3C XML 1.0 Specification.

Размещено на Allbest.ru