Анализ существующих систем электронного обучения

2

































РЕФЕРАТ





«Система электронного обучения, стандарты, спецификация»






Содержание



	Введение	3

	1 Постановка задачи	4

	2 Технологии систем электронного обучения	5

	2.1 Возможные технологии	5

	2.2 Авторские програмные продукты	6

	2.3 Системы управления обучением	6

	2.4 Системы управления контентом	7

2.5 Системы управления учебным контентом ………………………………….8

	3 Требования к системам организации ЭО	9

	4 Стандарты и спецификации ЭО	10

4.1 Спецификации..................................................................................................10

4.2 Стандарты.........................................................................................................13

	Выводы	21

	Список использованных источников	22






Введение



В последние годы на Западе получил широкое распространение термин Е-learning, означающий процесс обучения в электронной форме через сеть Интернет или Интранет с использованием систем управления обучением. Понятие «электронное обучение» (ЭО) сегодня является расширением термина «дистанционное обучение». ЭО - более широкое понятие, означающее разные формы и способы обучения на основе информационных и коммуникационных технологий (ИКТ). 

В настоящее время интерес к электронному обучению неуклонно возрастает. В отечественных вузах разработано большое количество курсов, ориентированных на использование информационно-коммуникационных технологий в обучении.

Целью работы является анализ существующих систем электронного обучения и наиболее распространенных технологий управления электронным обучением. Кроме того, выделены требования к системам организации электронного обучения. 






1 Постановка задачи



Основной целью данной исследовательской работы является анализ существующих систем электронного обучения и наиболее распространенных технологий управления электронным обучением. 

	В процессе исследования необходимо решить следующие задачи:

	– провести анализ технологий и систем управления электронным обучением;

	– рассмотреть существующие технологии ЭО;

	– выделить требования к системам организации ЭО;

	– проанализировать существующие стандарты и спецификации ЭО;

– сделать выводы о проделанной работе. 






2 Технологии систем электронного обучения



2.1 Возможные технологии



Эффективность электронного обучения существенно зависит от, используемой в нем технологии. Возможности и характеристики технологии электронного обучения должны обеспечивать максимально возможную эффективность взаимодействия обучаемого и преподавателя в рамках системы ЭО. Сложное в использовании программное обеспечения не только затрудняет восприятие учебного материала, но и вызывает определенное неприятие использования информационных технологий в обучении.

Программное обеспечение для ЭО представлено как простыми статическими HTML страницами, так и сложными системами управления обучением и учебным контентом (Learning Content Management Systems), использующиеся в корпоративных компьютерных сетях.

Успешное внедрение электронного обучения основывается на правильном выборе программного обеспечения, соответствующего конкретным требованиям. Эти требования определяются потребностями обучаемого, потребностями преподавателя и администратора, который должен контролировать установку, настройку программного обеспечения и результаты обучения. 

При выборе программного обеспечения для дистанционного обучения независимо от его уровня необходимо учитывать пять потребительских характеристик: 

- надежность в эксплуатации, 

- совместимость, 

- удобство использования, 

- модульность, 

- обеспечение доступа. 

Каждая из этих характеристик важна для достижения успеха. Важно отметить, что многие из них перекрываются. Однако рассмотрение их по отдельности помогает глубже понять технические требования к системам ДО.



2.2 Авторские программные продукты (Authoring Packages)



Авторские программные продукты представляют собой чаще всего некоторые локальные разработки, направленные на изучение отдельных предметов или разделов дисциплин. Они специально разработаны для преодоления тех затруднений, с которыми сталкиваются преподаватели при использовании языков программирования. Эти программы обычно позволяют преподавателю самостоятельно разрабатывать учебный контент на основе визуального программирования. Преподаватель должен заботиться только о том, чтобы поместить необходимую информацию в нужное место. Эта информация в виде фрагмента текста, иллюстрации или видеофрагмента помещается на экран с помощью мыши. В качестве примеров можно назвать такие решения, как Dreamweaver фирмы Macromedia или продукты типа TrainerSoft и Lectura..Преподаватель, используя какую-либо технологию (HTML, PowerPoint, TrainerSoft, Lectura) или просто создавая электронный документ разрабатывает учебный контент. 

Недостатком таких продуктов является невозможность отслеживать и контролировать во времени процесс обучения и успеваемость большого количества обучаемых. Как правило, они разработаны для создания уроков с немедленной обратной связью с обучаемым, а не для хранения информации об учебном процессе за длительное время. Такие разработки являются незаменимым средством для активизации и интенсификации подачи учебного материала во время аудиторных занятий и для самостоятельной работы студентов. С другой стороны отсутствие обратной связи студентов и преподавателя сильно снижает эффективность их использования.

2.3 Системы управления обучением (Learning Management Systems - LMS)



Эти системы обычно предназначены для контроля большого числа обучаемых. Некоторые из них ориентированы на использование в учебных заведениях (например, Blackboard, e-College или WebCT), другие – на корпоративное обучение (Docent, Saba, Aspen). Их общей особенностью является то, что они позволяют следить за обучением пользователей, хранить их характеристики, подчитывать количество заходов на определенные разделы сайта, а также определять время, потраченное обучаемым на прохождение определенной части курса.

Эти системы позволяют пользователям регистрироваться для прохождения курса. Зарегистрированным пользователям автоматически высылаются различного рода информация о текущих событиях и необходимой отчетности. Обучающиеся могут быть организованы в группы. Кроме того, здесь присутствует возможность проверки знаний и онлайн общения.



2.4 Системы управления контентом (содержимым учебных курсов) (Content Management Systems - CMS)



Управление контентом электронных курсов представляет возможности размещения электронных учебных материалов в различных форматах и манипулирования ими. Обычно такая система включает в себя интерфейс с базой данных, аккумулирующей образовательный контент, с возможностью поиска по ключевым словам.

Системы управления контентом особенно эффективны в тех случаях, когда над созданием курсов работает большое число преподавателей, которым необходимо использовать одни и те же фрагменты учебных материалах в различных курсах.

2.5 Системы управления учебным контентом (Learning Content Management Systems - LCMS)



Данные системы сочетают в себе возможности двух предыдущих и являются в настоящее время наиболее перспективными в плане организации электронного обучения. Сочетание управления большим потоком обучаемым, возможностей быстрой разработки курсов и наличие дополнительных модулей позволяет системам управления обучением и учебным контентом решать задачи организации обучения в крупных образовательных структурах. Такие системы представляют собой сочетание нескольких типов программных решений. Большинство этих систем позволяет следить за обучением большого количества людей, создавать учебные материалы, а также хранить и находить отдельные элементы контента. Такие «мегапродукты» позволяют охватить всю учебную сеть предприятия. 

Если системы управления обучением и контентом должным образом внедрены и используются, они могут соответствовать критерию «стоимость-эффективность». 

К сожалению, во многих случаях такие системы внедряются на предприятиях без четкого представления о том, как они будут использоваться, и без плана достижения максимальной функциональности таких систем. Для их эффективного использования в свою очередь требуется обучение.






3 Требования к системам организации ЭО



Большое значение для организации ЭО играет выбор электронной обучающей среды, обеспечивающей организацию учебного процесса. К основным критериями выбора LMS\LCMS (Learning Management System), можно отнести следующие:

- функциональность. Обозначает наличие в системе набора функций различного уровня, таких как форумы, чаты, анализ активности обучаемых, управление курсами и обучаемыми, а также другие;

- надежность. Этот параметр характеризует удобство администри-рования и простоту обновления контента на базе существующих шаблонов. Удобство управление и защита от внешних воздействий существенно влияют на отношение пользователей к системе и эффективности ее использования;

- стабильность. Означает степень устойчивости работы системы по отношению к различным режимам работы и степени активности пользователей;

- стоимость. Складывается из стоимости самой системы, а также из затрат на ее внедрение, разработку курсов и сопровождение;

- наличие средств разработки контента. Встроенный редактор учебного контента не только облегчает разработку курсов, но и позволяет интегрировать в едином представлении образовательные материалы различного назначения;

- поддержка SCORM. Стандарт SCORM является международной основой обмена электронными курсами и отсутствие в системе его поддержки снижает мобильность и не позволяет создавать переносимые курсы;

- система проверки знаний. Позволяет в режиме онлайн оценить знания обучаемых. Обычно такая система включает в себя тесты, задания и контроль активности обучаемых на форумах;

- удобство использования. При выборе новой системы необходимо обеспечить удобство ее использования. Это важный параметр, поскольку потенциальные ученики никогда не станут использовать технологию, которая кажется громоздкой или создает трудности при навигации. Технология обучения должна быть интуитивно понятной. В учебном курсе нужно легко найти меню помощи, нужно легко переходить от одного раздела к другому и общаться с инструктором;

- модульность. В современных системах ЭО курс может представлять собой набор микромодулей или блоков учебного материала, которые могут быть использованы в других курсах;

- обеспечение доступа. Обучаемые не должны иметь препятствий для доступа к учебной программе, связанных их расположением во времени и пространстве, а также с возможными факторами, ограничивающими возможности обучаемых (ограниченные функции организма, ослабленное зрение). 






4 Стандарты и спецификации ЭО



4.1 Спецификации



Основным недостатком существующих систем организации обучения является то, что в системах разных производителей управляющие функции (например, отслеживание пользования, обработка информации о пользователе, подготовка отчетов о результатах и т.д.) осуществляются по-разному. Это приводит к увеличению себестоимости учебных материалов. Объясняется это несколькими причинами.

Во-первых, разработчикам учебных материалов приходится создавать отдельные прикладные программы для разных систем организации обучения – для того, чтобы разрабатываемые ими учебные материалы могли успешно использоваться на разных платформах.

Во-вторых, создатели систем организации обучения часто бывают вынуждены вкладывать деньги в разработку собственных средств авторизации учебных материалов.

Наконец, разработчики, как правило, не имеют возможности распределять затраты на разработку между продавцами и, кроме того, они ограничивают сбыт своей продукции потребителям, остановившим свой выбор на каких-то конкретных сериях их изделий.

Стандарты, разрабатываемые Консорциумом глобального обучения IMS (IMS Global Learning Consortium), помогают избежать этих трудностей и способствуют внедрению технологии обучения, основанной на функциональной совместимости. Некоторые спецификации IMS получили всемирное признание и превратились в стандарты для учебных продуктов и услуг. Основные направления разработки спецификаций IMS – метаданные, упаковка содержания, совместимость вопросов и тестов, а также управление содержанием.

Стандарты для метаданных определяют минимальный набор атрибутов, необходимый для организации, определения местонахождения и оценки учебных объектов. Значимыми атрибутами учебных объектов являются тип объекта, имя автора объекта, имя владельца объекта, сроки распространения и формат объекта. По мере необходимости эти стандарты могут также включать в себя описание атрибутов педагогического характера – таких как стиль преподавания или взаимодействия преподавателя с учеником, получаемый уровень знаний и уровень предварительной подготовки.

Созданная IMS информационная модель упаковки содержания (УС) описывает структуры данных, призванные обеспечить совместимость материалов, созданных при помощи интернета, с инструментальными средствами разработки содержания, системами организации обучения (learning management systems - LMS) и так называемыми рабочими средами, или оперативными средствами управления выполнением программ (run-time environments). Модель УС IMS создана для определения стандартного набора структур, которые можно использовать для обмена учебными материалами.

Спецификация совместимости вопросов и систем тестирования IMS описывает структуры данных, обеспечивающие совместимость вопросов и систем тестирования, созданных на основе использования интернета. Главная цель этой спецификации – дать пользователям возможность импортировать и экспортировать материалы с вопросами и тестами, а также обеспечить совместимость содержания учебных программ с системами оценки.

Спецификация управления содержанием, подготовленная IMS, устанавливает стандартную процедуру обмена данными между компонентами содержания учебных программ и рабочими средами.



4.2 Стандарты



На сегодняшний день основными организациями, ведущими разработки по направлениям информатизации образования и развития отраслевых стандартов являются ADL, AICC, ALIC, ARIADNE, CEN/ISSS, EdNA, DCMI, CEN/ISSS, EdNA, DCMI, GEM, IEEE, IMS, ISO, PROMETEUS. Деятельность этих организаций направлена на: 

- создание концептуальной модели стандартизации в системе открытого образования (IEEE); разработку архитектуры технологических систем в образовании AICC, IMS, ISO/IEC JTC1 SC36; 

- разработку внутренних стандартов и спецификаций для корпоративного обучения и переподготовки персонала компаний (AICC); 

- решение задач в области телематики и мультимедиа в образовании для Европейского Сообщества (ARIADNE, PROMETEUS); формирование учебного контента для учебных заведений, ориентированных на Интернет-обучение (проект SCORM) и так далее. 

Наиболее активно развивающейся международной ассоциацией в настоящее время является консорциум 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 форматов хранение и поиск учебной информации 

- стандартизация принципов построения систем управления обучением 

- стандартизация форматов обмена данных 

- стандартизация информации об участниках учебного процесса

- стандартизация элементов образовательного контента учебных материалов 

- стандартизация форматов и принципов разработки учебных материалов (УМ).

AICC. В результате скоординированных действий потребителей и поставщиков была сформирована комиссия - aicc.org. 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. 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.

IEEE LOM. Метаданные учебного объекта (Learning Object Metadata). Область применения - Описание учебных ресурсов. Организация разработчик - IEEE Computer Society Standards Activity Board and IEEE Learning Technology Standards Committee. Цель стандарта – облегчить поиск, рассмотрение и использование учебных объектов учителями, инструкторами или автоматически процессами в ходе выполнения программ, а также облегчить совместное использование таких объектов путем создания каталогов и хранилищ. Стандарт предлагает базовую схему, которая может использоваться для создания практических разработок, например, с целью автоматического адаптивного назначения учебных объектов тем или иным агентам программного обеспечения. Стандарт не определяет, каким способом обучающие системы будут представлять или использовать метаданные учебных объектов. Используется в проектах: CUBER, EASEL, ITALES, OR-WORLD, TRIAL-SOLUTIONS, UNIVERSAL.

Метаданные учебного объекта (Learning Object Metadata, LOM) – составная часть инициативы SCORM. Цель этого стандарта – облегчение поиска, рассмотрения, оценки и использования учебных объектов для учеников, учителей или автоматических программных процессов.

IMS - Instructional Management Standards. Основным недостатком существующих систем организации обучения является то, что в системах разных производителей управляющие функции (например, отслеживание пользования, обработка информации о пользователе, подготовка отчетов о результатах и т.д.) осуществляются по-разному. Это приводит к увеличению себестоимости учебных материалов. Объясняется это несколькими причинами. 

Во-первых, разработчикам учебных материалов приходится создавать отдельные прикладные программы для разных систем организации обучения – для того, чтобы разрабатываемые ими учебные материалы могли успешно использоваться на разных платформах. 

Во-вторых, создатели систем организации обучения часто бывают вынуждены вкладывать деньги в разработку собственных средств авторизации учебных материалов. 

Наконец, разработчики, как правило, не имеют возможности распределять затраты на разработку между продавцами и, кроме того, они ограничивают сбыт своей продукции потребителям, остановившим свой выбор на каких-то конкретных сериях их изделий. 

Стандарты, разрабатываемые Консорциумом глобального обучения IMS (IMS Global Learning Consortium), помогают избежать этих трудностей и способствуют внедрению технологии обучения, основанной на функциональной совместимости. Некоторые спецификации IMS получили всемирное признание и превратились в стандарты для учебных продуктов и услуг. Основные направления разработки спецификаций IMS – метаданные, упаковка содержания, совместимость вопросов и тестов, а также управление содержанием. 

Стандарты для метаданных определяют минимальный набор атрибутов, необходимый для организации, определения местонахождения и оценки учебных объектов. Значимыми атрибутами учебных объектов являются тип объекта, имя автора объекта, имя владельца объекта, сроки распространения и формат объекта. По мере необходимости эти стандарты могут также включать в себя описание атрибутов педагогического характера – таких как стиль преподавания или взаимодействия преподавателя с учеником, получаемый уровень знаний и уровень предварительной подготовки. 

Созданная IMS информационная модель упаковки содержания (УС) описывает структуры данных, призванные обеспечить совместимость материалов, созданных при помощи интернета, с инструментальными средствами разработки содержания, системами организации обучения (learning management systems - LMS) и так называемыми рабочими средами, или оперативными средствами управления выполнением программ (run-time environments). Модель УС IMS создана для определения стандартного набора структур, которые можно использовать для обмена учебными материалами. 

Спецификация совместимости вопросов и систем тестирования IMS описывает структуры данных, обеспечивающие совместимость вопросов и систем тестирования, созданных на основе использования интернета. Главная цель этой спецификации – дать пользователям возможность импортировать и экспортировать материалы с вопросами и тестами, а также обеспечить совместимость содержания учебных программ с системами оценки. 

Спецификация управления содержанием, подготовленная IMS, устанавливает стандартную процедуру обмена данными между компонентами содержания учебных программ и рабочими средами.

ADL – Advanced Distributed Learning. Правительственное распоряжение 13111, “Об использовании технологии для улучшения обучения служащих федерального правительства” обязало Министерство Обороны (DoD) взять на себя инициативу в работе с другими федеральными агентствами, высшей школой и коммерческими организациями над разработкой спецификации в сфере новых технологий в образовании. Министерством была создана Лаборатория Advanced Distributed Learning (ADL). За правительственным распоряжением 13111 следовало распоряжение 13218 «Рабочая Инициатива XXI века», преследующее эти же цели. 

Что касается SCORM, ADL Лаборатории должны проверять все продукты ADL на предмет доступности, возможности использоваться повторно, длительно и эффективно. Эти критерии касаются следующих особенностей: 

- способность перемещать образовательный Web контент в любую среду вне зависимости от прикладной программы. 

- многократно использовать контент в любой среде вне зависимости от прикладной программы. 

- создание образовательного контента, доступного и легко поддающемуся поиску, вне зависимости от прикладных программ. 

- применения SCORM к образовательным программам. 

Для достижения этих задач ADL организовал “Plugfest”-конференции, где представители правительства, высшей школы и бизнеса могут обменяться опытом по созданию образовательных программ и продемонстрировать новые ADL разработки на основе SCORM. 

Кроме разработки SCORM, сеть ADL Лабораторий занимается созданием принципов обмена информацией между правительственными организациями, высшей школой и коммерческими организациями. Эти принципы будут включать разработку проекта, стратегий развития и методов оценки.

SCORM. Ссылочная модель совместно используемых объектов контента (SCORM) фактически представляет собой функциональный профиль стандартов и спецификаций для систем электронного обучения. SCORM определяет принципиальные технические решения для ИОС, в которой реализуются процессы электронного обучения на основе web-технологий. 

SCORM базируется на концепции образовательных объектов (ОО –learning objects), предусматривающей декомпозицию учебного материала на относительно небольшие единицы контента, рассчитанные на многократное применение в разных самостоятельных и независимых контекстах. Под ОО понимается автономный в техническом и содержательном отношениях электронный ИР, представляющий часть учебного материала и предназначенный для динамического формирования агрегированных единиц контента, соответствующих урокам, разделам, модулям, курсам и т.п., в расчете на конкретные образовательные потребности. ОО компонуются в виде стандартных дистрибутивных пакетов, которые имеют унифицированное описание (манифест), включающее метаданные, и размещаются в Интернет-хранилищах (репозиториях ОО). Выбор ОО из репозиториев, построение из них агрегированных средств и предоставление последних для работы учащимся (доставку) обеспечивают системы управления учебным процессом (СУУП - Learning Management Systems). 

Концепция ОО в SCORM реализуется на основе обобщенной архитектуры ИОС, базовыми компонентами которой являются хранилища ОО, СУУП и клиентская среда исполнения приложений (для учащегося – это среда взаимодействия с ОО). Ключевую роль в организации электронного обучения играет СУУП – серверное приложение, реализующее комплекс функций администрирования учебной деятельностью, управления контентом (выбора ОО из хранилищ и агрегации контента), доставки его учащемуся, управления навигацией по контенту, контроля за ходом и результатами работы учащегося, формирования отчетов и др. 

СУУП обеспечивает поддержку планирования учебного процесса и определения заданий для учащихся, а также взаимодействия учащихся и преподавателей. Именно СУУП определяет, какой контент и когда должен быть предоставлен учащемуся с учетом целей его подготовки, индивидуального задания, степени его выполнения (результатов предыдущей работы), сделанных ранее настроек интерфейса и предпочтений, зафиксированных в персональном профиле. СУУП также отвечает за регистрацию и авторизацию пользователей, и обмен информацией с другими системами ИОС. 

В SCORM выделены семь основных сервисов в составе СУУП:

- администрирование учебной деятельностью (Course Administration);

- управление контентом (Content Management);

- доставка контента (Delivery);

- управление навигацией по контенту (Sequencing);

- тестирование и оценивание учащегося (Testing/Assessment);

- контроль за ходом и результатами работы учащегося (Tracking);

- ведение профиля учащегося (Learner Profile). 

Наряду с ними СУУП реализует два интерфейса: с репозиторием ОО и с отдельным ОО, функционирующим в клиентской среде исполнения приложений (по умолчанию – web-браузере учащегося). Второй интерфейс обеспечивает передачу СУУП информации о ходе и результатах работы учащегося, которые заносятся в его профиль (в составе базы данных СУУП) и используются для оценивания выполнения каждого задания и приобретенной компетенции, управления навигацией по контенту, планирования и управления обучением. 

Несмотря на то, что основной средой доставки контента является WWW, технологические решения SCORM позволяют осуществлять процессы электронного обучения в локальных вычислительных сетях и в локальном (off-line) режиме. 

Спецификация SCORM имеет весьма прагматичный характер. В ней рассматриваются только ключевые аспекты технологий электронного обучения, являющиеся критическими для обеспечения интероперабельности систем и обладающие достаточной степенью готовности к унификации решений. К числу таких направлений отнесены:

- компоновка дистрибутивных пакетов ИР (ОО);

- методы агрегации и дезагрегации контента;

- метаданные для ИР;

- модели навигации и методы управления навигацией по контенту;

- интерфейс между СУУП и ОО. 

Соответствующие предметные области представлены базовыми НТД, разработанными AICC, IEEE и IMS. Для них в SCORM определены уточнения. 

Прочие сегменты предметной области ИОС – системы управления образовательным учреждением и информационно-библиотечные технологии – в спецификации SCORM не рассматриваются. 

Для иллюстрации структуры SCORM используется метафора книжного шкафа: полки представляют технологические направления, а книги – НТД. Формально структура профиля не описана. Связи между его разделами охарактеризованы вербально. 

Тем не менее, технические решения, специфицируемые SCORM, в целом относятся к уровню прикладных сервисов. Текущая версия SCORM в явном виде не привязана к сервисно-ориентированной архитектуре. Распределение НТД и регламентируемых ими сущностей по уровням в ней не предусмотрено. 

В спецификации SCORM намечены направления ее дальнейшего развития, связанные как с совершенствованием представленных в ней компонентов и наращиванием их возможностей, так и с расширением состава охватываемых вопросов. При этом структура и способ описания модели не позволяют выявлять в ней пробелы и недостающие НТД.






Выводы



При проведении исследовательской работы были изучены различные технологии систем электронного обучения, используемые стандарты и спецификации. В данной работе проанализированы существующие технологии реализации систем электронного обучения. Выделены достоинства и недостатки различных рассмотренных технологий. 






Список использованных источников



1.