Инструментальные средства разработки электронных учебных материалов

Разработка электронного учебника (ЭУ)– весьма ответственная и дорогостоящая работа. Эту работу выполняют с помощью инструментальных средств.

Инструментальные средства – программное и информационное обеспечение, используемое для разработки и представления учебных материалов в форме, требуемой для использования в АОС. Инструментальные средства можно разделить на две группы:

· общедоступные средства, ориентированные на Web-технологии и не включающие дорогостоящих специальных средств;

· инструментальные средства, специально ориентированные на разработку компьютерных курсов.

В первую группу входят сравнительно недорогие или свободно распространяемые программные продукты. К ним относятся, например, редакторы HTML текстов, графические редакторы, конверторы форматов данных, возможно также средства создания аудио- и видеофрагментов. При использовании средств первой группы удается минимизировать первоначальные финансовые затраты. Сопровождение созданных ЭИ, их модернизация и адаптация принципиально возможны не только их авторами, но и квалифицированными пользователями (конечно, при наличии соответствующей договоренности между авторами и администраторами базы учебных материалов (БУМ)). Однако создание ЭИ средствами первой группы характеризуется повышенными затратами времени.

Соответственно ЭУ, созданные с помощью инструментальных средств этих двух групп, также делят на две группы. В простейшем случае ЭУ представляет собой просто переведенный в doc или pdf формат текст традиционного учебника с добавлением рисунков в одном из графических форматов (gif, jpg, bmp). Но чаще ЭУ являются гипертекстовыми материалами, переведенными в html или xml форматы, с иллюстрациями и возможно с аудио и видеофрагментами.

Основные программные инструментальные средства, входящие в первую группу, по своему назначению делятся на ряд категорий.

· текстовые редакторы; в их числе HTML- и XML-редакторы;

· редакторы иллюстративной и презентационной графики (векторные и растровые);

· 3D графические редакторы;

· 2D и 3D-просмотрщики и проигрыватели анимационных и мультимедийных сцен;

· перекодировщики текстовых и графических форматов;

· редакторы звуковых файлов;

· редакторы видеофайлов;

· конверторы и перекодировщики мультимедиа;

· инструментальные средства создания анимаций;

· почтовые клиенты;

· средства организации чатов, теле-, аудио- и видеоконференций;

· средства информационного поиска.

Более быстрое создание ЭУ осуществляется с помощью интегрированных инструментальных сред второй группы, примерами которых могут служить WebCT, разработанная одноименной американской компанией, Learning Space фирмы Lotus, ToolBookII компании Asymetrix, AuthorWare компании Macromedia, отечественная система HyperMetod и др. Зачастую подобные среды реализуют не только функции разработки учебных материалов, но также и другие функции, присущие АОС, включают средства обучения и средства управления обучением.

Имеющиеся в инструментальной среде средства разработки позволяют решать вопросы представления учебного материала с выбором типов шрифтов, палитры цветов, расположения и насыщенности графических фрагментов, анимации, звукового сопровождения в соответствии с рекомендациями, обеспечивающими продуктивную работу пользователей.

Электронные учебники, созданные с помощью средств второй группы, отличает наличие богатых библиотек графических иллюстраций, мультимедийных фрагментов, контрольных вопросов и заданий для самотестирования, а также средств доступа к сервисам Internet, например, к сайтам, содержащим научные статьи и справочные материалы по тематике изучаемой дисциплины.

Так, система WebCT имеет инструментальные средства разработки ЭУ на нескольких языках с использованием удобных шаблонов и библиотек мультимедийных файлов, средства одновременного обслуживания до 30000 студентов, в том числе средства самотестирования, реализованы технологии "электронной доски объявлений", текстового диалога, электронной почты, работы над общим проектом и др.

Инструментальная среда ToolBookII предназначена для разработки мультимедийных учебных материалов. В создаваемое ЭИ можно встраивать оригинальные программы и обращения к внешним программам и СУБД. Среда довольно дорогая, одна копия стоит 1300...1400 долл.

Одной из разработок АОС, включающих как инструментальные средства, так и компоненты системы управления, является система Mindspan Solutions компании IBM. Основной подсистемой в Mindspan Solutions является Lotus Learning Space - подсистема обучаемого и преподавателя, предназначенная для доступа к учебным материалам, в том числе в Web-пространстве, для проведения учебных занятий как индивидуальных, так и групповых, для общения пользователей, контроля знаний обучаемых. Развитый модуль для совместной работы группы пользователей позволяет проводить дискуссии в режимах on-line и off-line. В Mindspan Solutions имеются также инструментальные средства для разработки ЭИ.

Примером отечественной системы второй группы является инструментальная среда Орокс, разработанная в Московском областном центре новых информационных технологий и представляющая собой совокупность скриптов на языке Perl. В ней реализованы функции создания учебных материалов, управление и проведение учебного процесса.

В условиях недостаточного финансирования технология первого уровня выглядит предпочтительней. Однако по мере развития ИОС, перехода к самоокупаемости ДО ситуация может измениться в пользу применения специальной технологии второго уровня на базе интегрированных инструментальных средств. Поэтому в системной среде целесообразно предусмотреть возможность интеграции фрагментов компьютерных курсов, созданных по технологиям обоих уровней.

Википедия

Википедия (Wikipedia) — общедоступная, свободно распространяемая многоязычная энциклопедия, развиваемая в Internet. Википедия была создана в 2001 г. вначале как англоязычная электронная энциклопедия, позже появились разделы на других языках, в том числе на русском. Проект сопровождает американский фонд Викимедиа (Wikimedia Foundation Inc).

Цель проекта — создание свободной от авторских ограничений энциклопедии на всех языках Земли с привлечением широкого круга авторов. Википедия - это мир, в котором каждый человек на планете имеет свободный доступ к сумме всех человеческих знаний. Любой пользователь имеет возможность внести изменения и дополнения в тексты опубликованных в энциклопедии статей. Википедия приобрела популярность среди пользователей Internet.

Википедия стала одной из самых больших энциклопедий мира. По состоянию на июль 2004 года там было 300 000 статей, а в 2008 г. -уже 11 миллионов статей на 265 языках.

Языки онтологий

Онтологии являются описаниями семантики конкретных предметных областей в виде совокупности сущностей, их атрибутов, значений атрибутов и ограничений. В свою очередь, сущность определяется как множество однородных объектов или как некоторое понятие предметной области. Множество сущностей можно представить в виде словаря (тезауруса) понятий.

Одним из развитых языков онтологий является язык Express, созданный для целей информационной поддержки промышленных изделий на различных этапах их жизненного цикла и изложенный в группе стандартов STEP (ISO 10303). Онтологии ряда приложений, выраженные на языке Express и представленные в прикладных протоколах STEP, используются для создания электронных макетов изделий и информационного согласования различных промышленных автоматизированных систем.

Однако язык Express не приспособлен для использования в таких приложениях, как, например, образование, он не предназначен для описания текстовых документов. Широкое применение языка разметки XML для структурирования текстовых документов, в том числе учебных материалов, обусловливает целесообразность описания онтологий предметных областей в информационно-образовательных средах средствами языков, базирующихся на XML.

Шагом на пути перехода от языка XML к языкам онтологий стало создание модели и языка описания обмена метаданными RDF/RDFS, разработанных практически одновременно с XML. Язык RDFS можно рассматривать как надстройку над XML. Отметим, что обычно метаданные интерпретируют как данные о данных, а в базах знаний под метаданными подразумевают синтаксические и семантические правила обработки информации.

Язык RDFS может служить языком общения программных систем, работающих в среде Internet, на его основе происходит определение, стандартизация и использование метаданных, описывающих ресурсы Web. С помощью RDFS решается проблема поиска ресурса по его свойствам, могут быть получены сведения о том, как документы связаны друг с другом, где брать описание типов документов и т.д.

Собственно языки онтологий для Web создаются на базе RDF/RDFS. Так, язык онтологий OIL является расширением RDFS, в котором используются фреймовые представления из моделей искусственного интеллекта.

Язык онтологий DARPA Agent Markup Language (DAML) предложен в 2000 г. Целью DAML и реализующего его программного обеспечения являются динамическая идентификация и интерпретация данных, интероперабельность между программными агентами, представление метаданных и управление знаниями. Объединение языков DARPA и OIL расширило возможности классификации, типизации и описания свойств ресурсов.

Другой язык онтологий OWL (Ontology Web Language), созданный на базе XML, также является элементом стека web-протоколов. В нем используется объектно-ориентированный метод описания предметных областей, реализуется представление о приложении, как о множестве сущностей (объектов) с наборами ограничений и атрибутов, характеризующих свойства и межобъектные связи. В языке есть средства описания версий онтологий и их агрегирования. Предполагается наличие агентов, которые смогут автоматически пополнять базу знаний информацией, вновь появляющейся в Интернет, строить тестирующие системы и т.п.

Примерами редакторов для разработки онтологий могут служить программы Webonto или OilEd (последняя поддерживает языки OIL и RDFS).

Существующие языки онтологий являются декларативными. Основная область применения таких языков, как RDF/RDFS, OIL, DAML, OWL - информационный поиск. Имеются языки, ориентированные на создание экспертных систем, например LOOM. С момента их создания первых языков онтологий прошло пока еще мало времени. Следует ожидать появления более мощных языков, позволяющих описывать как структурные, так и поведенческие аспекты приложений.