Обзор и анализ компьютерных средств разработки учебных курсов для дистанционного обучения

чивают успешность их использования в качестве формализаций образующих ПОСП понятий - формализаций лингвистических значений оцениваемых признаков.

2. Определены сравнительные количественные показатели на множествах моделей (формализаций) экспертного оценивания или описания признаков. Построенные показатели позволяют проводить сравнение моделей на объективных основаниях, поскольку они определены на основе функций принадлежности этих моделей.

3. Построены нечеткие отношения сходства и подобия на множествах моделей экспертного оценивания или описания признаков. Построенные отношения позволяют на объективных основаниях проводить при разных уровнях доверия нечеткий кластерный анализ этих множеств и, тем самым, изучать их структурный состав.

Список литературы

1. Нечеткие множества в моделях управления и искусственного интеллекта / А.Н. Аверкин, И.З. Батыршин, А.Ф. Блишун, В.Б. Силов, В.Б. Тарасов. - М.: Наука. Гл. ред. физ-мат. лит., 1986. - 312 с.

2. Рыжов А.П. Элементы теории нечетких множеств и измерения нечеткости. - М.: Диалог-МГУ, 1998.- 116 с.

3. Домрачев В.Г., Полещук О.М. О построении регрессионной модели при нечетких исходных данных // Автоматика и телемеханика. - 2003. -№ И.-С. 74-84.

4. Полещук О.М. Методы представления экспертной информации в виде совокупности терм-множеств полных ортогональных семантических пространств // Вестник Моск. гос. ун-та леса -Лесной вестник. - 2002. - № 5 (25). - С. 198 — 216.

5. Полещук О.М., Полещук И.А. Нечеткая кластеризация элементов множества полных ортогональных семантических пространств // Вестник Моск. гос. ун-та леса - Лесной вестник. - 2003. - № 1(26).-С. 117-127.

ОБЗОР И АНАЛИЗ КОМПЬЮТЕРНЫХ СРЕДСТВ РАЗРАБОТКИ УЧЕБНЫХ КУРСОВ ДЛЯ ДИСТАНЦИОННОГО ОБУЧЕНИЯ

В.Г. ДОМРАЧЕВ, проф. каф. электроники и микропроцессорной техники МГУЛа,

И.В. РЕТИНСКАЯ, проф. каф. электроники и микропроцессорной техники МГУЛа,

Е.П. НЕШТА, СЦНИТ, канд. техн. наук,

М.П. КУРНИКОВА, инженер СЦНИТа

В последнее время во всем мире наряду с традиционной формой обучения активно развивается дистанционное обучение (ДО). Отличительной чертой ДО является то, что взаимодействие между преподавателем и учащимся осуществляется посредством программно-аппаратных комплексов. Согласно [1] к особенностям сетевых обучающих программ можно отнести: комфортность и гибкость обучения, постоянное обновление учебных курсов, унификацию структуры и формы представления учебного материала, технологичность и доступность, приобретение навыков работы в современном виртуальном мире компьютерных систем, совместимость обучения с основным видом профессиональной деятельности, что предоставляет возможность обучения, переобуче-

ния или повышения квалификации без отрыва от основного вида деятельности.

Эта отличительная черта систем ДО является особенно ценной в современном, стремительно развивающемся информационном обществе. Все перечисленные особенности, несомненно, ведут к повышению качества образования, снижению материальных и временных затрат, развитию глобальной образовательной информационной инфраструктуры. Одновременно информационные услуги становятся все более индивидуальными. Индивидуализация учебного процесса является одной из веских причин для создания курсов ДО.

Создание системы ДО требует применения новых форм обучения. В основу модели ДО закладываются принципы нового

подхода к передаче информации с помощью информационных ресурсов сети Интернет. Важно, чтобы такие системы отличались гибкостью и платформонезависимостью. Поэтому, как правило, системы ДО строятся на основе блочно-модульного принципа - в виде файлов и модулей, образующих логи-ко-иерархическую структуру.

Так же как и традиционные, учебные курсы ДО включают в себя:

- теоретический курс лекций;

- практический курс, содержащий в свою очередь:

- лабораторные работы;

- блок проверки и контроля знаний.

Анализ многочисленных информационных источников показывает, что современный, обобщенный, то есть не ограниченный требованиями со стороны какой-либо предметной области, сетевой курс может состоять из многочисленных компонент, которые, в свою очередь, могут быть функционально разбиты на несколько категорий:

- средства планирования и администрирования;

- учебные материалы и учебные задания;

- средства коммуникаций;

- средства тестирования и оценки знания;

- прочие компоненты.

Для оценки функциональных качеств теоретического курса ДО наиболее важными являются следующие характеристики: общая полнота курса, полное раскрытие темы, соответствие образовательному стандарту и рабочей программе курса, возможность навигации в системе - по оглавлению, по гиперссылкам из текста, по карте обучения; развитая система поиска, наличие ссылок на литературу или другие ресурсы сети, наличие словаря терминов.

Если говорить о виртуальных лабораториях, то последовательность их выполнения состоит из выдачи заданий, выдачи измерений входных данных, измерения параметров, обработки и анализа результатов.

Важным элементом системы ДО является аутентификация пользователя. Во

время этой процедуры происходит идентификация 1Р-адреса пользователя, его регистрация в системе: запрашивается пароль и имя пользователя. В соответствии с полученными данными о пользователе формируется сессия - сеанс связи. Каждый пользователь относится к определенной группе, изучающей курсы определенной длительности под руководством конкретного преподавателя.

В любой системе образования ключевым моментом является проведение контроля знаний, т. е. тестирование, которое в системе ДО возможно как с участием преподавателя, так и без него. Тесты должны содержать:

- вопросы к теме с учетом полноты охвата материала;

- варианты ответов: возможны как альтернативный, так и множественный выбор, а также произвольная вставка слов в шаблон;

- результаты тестирования: дата тестирования, фамилия, студент, тема, результат тестирования.

Желательно, чтобы в данном модуле были реализованы возможности:

- установки уровней сложности вопросов;

- ограничения времени тестирования

по теме;

- использования в вопросах графических объектов или формул;

- гибкой настройки режимов оценивания.

Для реализации всех этих возможностей в системе необходимо тщательно подойти к процессу выбора среды разработки курсов ДО. При выборе следует учитывать характеристики качества ПС [2].

В данной работе рассматриваются некоторые среды разработки систем ДО.

Центральное место в любой технологии образования занимает учебный курс. Его содержание, отдельные разделы и компоненты, функциональные возможности, а также технологии его преподавания и изучения оказывают значительное влияние на качество обучения по данному курсу. Функ-

циональная сложность курсов зависит от конкретных целей обучающихся.

В настоящее время согласно [1] можно выделить 3 категории сложности сетевых курсов.

На первом уровне - минимальной функциональной сложности - обычно используют простые средства:

- конвертирование традиционных учебников в PDF-формат;

- специализированные HTML-pe-дакторы;

- простейшие средства коммуникации, такие, как телефон, факс, электронная почта;

- средства навигации и поиска информации в системе Интернет.

На самом деле, трудно отнести эту систему к принципиально новой сетевой технологии образования.

На втором уровне используются современные мощные программные средства:

- on-line библиотеки, которые значительно обогащают содержание, функциональную полноту сетевых курсов;

- on-line базы данных часто повторяемых вопросов и ответов, тестов и т. д.;

- средства создания карт курсов с гиперсвязями между их частями.

Следует отметить, что информационным источником для обучающихся становится не только один преподаватель. Появляется доступ к мультимедийным, постоянно обновляемым учебникам с гипертекстовыми ссылками на http- и ftp-сайты с коллекциями научных статей и приложений, сайты с использованием виртуальных лабораторий для моделирования изучаемых процессов.

На третьем уровне предполагается использование интегрированных сред, сетевых коммуникаций, которые позволили бы избежать многочисленных конфликтов между разработанными отдельными компаниями техническими и программными средствами.

На сегодняшний день для разработчиков сетевых обучающих курсов имеется несколько альтернатив:

1) использовать уже готовые оболочки известных фирм;

2) разрабатывать собственный дизайн и шаблоны, используя языки программирования для Интернета.

В настоящее время, как указано в [3], существует достаточно много классов ПС, в том числе сред для разработки курсов ДО. Из отечественных сред выделим «Прометей» и «Гиперметод». Число известных авторам зарубежных оболочек составляет более 40, описания которых можно найти на сайте http://www.edutools.info. Некоторые, наиболее популярные среды, описываются в данной статье.

Macromedia AuthorWare 6.0 (http://www.macromedia.com) представляет собой пакет инструментальных средств разработки информационных систем, включающий главный модуль, а также типовые шаблоны готовых решений и примеры их реализации. Пакет имеет интуитивный визуальный интерфейс, поддерживающий технологию drag-and-drop и не требующий классического программирования. AuthorWare содержит редактор объектов интерфейса, дающий возможность создавать интерактивные кнопки, полосы прокрутки, радиокнопки и т. д.

Механизм загрузки сегментов курсов через Интернет основан на потоковой технологии (Advanced Streaming), что .существенно сокращает время загрузки страниц. Поддерживаются технологии ActiveX, OLE, связь с ODBC. Имеется поддержка векторной графики и анимации, а также организована их синхронизация. Модуль проверки знаний позволяет создавать тесты с множественным выбором. Хотя данный продукт хорошо приспособлен к публикации курсов и созданию модуля проверки знаний, его возможности в полной мере не позволяют создавать полноценные виртуальные лаборатории.

IconAuthor 7.6 (http://www.asymetrix.com) является неплохим решением не только для начинающих разработчиков курсов ДО, но и для тех, кто имеет большой опыт разработки

подобных приложений. В процессе создания обучающего приложения программирование не используется. IconAuthor содержит визуальные средства Visual Tools, удобно сочетающиеся с редактором, позволяющим верстать содержимое текущего кадра. Визуальные средства дают возможность представлять последовательность обучающих кадров в виде блок-схемы, что значительно облегчает управление процессом создания обучающих курсов. Поддерживается технология работы с базами данных, в частности SQL. К минусам можно отнести относительно высокую цену программного продукта.

Plug-in IconAuthor’а - программа Asymétrie Engenizer, в отличие от рассмотренных ранее, позволяет разработчику самому писать программный код для различных событий приложения. Она дает возможность создавать упражнения, облегчает построение многовопросных сложных тестовых систем, автоматизирует создание навигационных и справочно-информационных систем, позволяющих получать доступ с помощью forward, back, menu, goto и т. д.

Продукт британской компании Illuminatus (http://digitalworkshop.co.uk) по сути является средством создания электронных публикаций, хотя его разработчики позиционируют его как средство для автоматизации процесса создания обучающих курсов. Единственная реализация данной возможности средствами Illuminatus представлена в форме последовательной смены кадров: обучаемому выдается первый кадр, например, с вопросом и несколькими вариантами ответов. В зависимости от выбора того или иного ответа выдается следующий кадр и так далее. Осуществлять контроль знаний программа не позволяет.

Известный пакет Mathcad может быть использован в ДО для создания электронных книг. Документы электронной книги образуют определённую последовательность, аналогично главам обычной книги. Кроме того, они позволяют встраивать формулы и другие объекты Mathcad. Однако электронные книги Mathcad нельзя в полной мере на-

зывать обучающими курсами, так как в них обучающийся находится в положении пассивного наблюдателя и не имеет возможности принимать непосредственное участие в том или ином процессе.

С помощью средства PHOENIX Networks (http://www.pathlore.com) можно создавать обучающие презентации и экзаменационные тесты, администрировать процесс обучения, централизованно собирать и обрабатывать статистику по обучаемым. Пакет поддерживает технологии OLE, ActiveX. Данные для обучения хранятся на сервере SQL. Пакет содержит компоненты, позволяющие индивидуализировать учебный процесс. В частности, в зависимости от усвоения знаний, для обучающегося генерируется дальнейший материал.

Программа Quest Net+

(http://www.allencom.com/) предназначена для создания и прослушивания учебных курсов произвольного содержания с широким использованием мультимедийных данных - видео, звука, графики, анимации и т. д.; электронных журналов, компьютерных игр и т. д. Менеджер Quest позволяет разработчику системы в ходе процесса обучения получать доступ к материалам курсов, управлять процессом перераспределения обучающих курсов между студентами в зависимости от их успехов, а также генерировать файлы отчетов уровня усвоения знаний обучающимися. В режиме редактирования фрейма содержится множество вкладок, каждая из которых предназначена для редактирования того или иного типа информационных ресурсов - анимация, видео, звук и др. Помимо закладок в модуль входят редактор меню, библиотекарь и отладчик.

Одной из самых мощных систем согласно [4] для создания курсов ДО является Learning Space подразделения Lotus корпорации IBM. Данная среда является многоплатформенной, что является ее несомненным преимуществом. Существенным недостатком пакета является высокая сложность разработки компьютерных лабораторных работ.

Согласно [4] Learning Space представляет собой распределенную среду поддержки процесса обучения, которая обеспечивает:

- создание интерактивных курсов;

- публикацию курсов;

- администрирование учебного процесса;

- групповое общение слушателей;

- создание коллекций курсов, личных дел студентов;

- проведение учебного процесса в синхронном и асинхронном режимах, а также в режиме самообучения;

- организацию «виртуальных университетов», которые объединяют в одной структуре множество курсов с возможностью разностороннего администрирования и управления.

Кроме того, передача мультимедийной информации в компьютерной сети накладывает определенные требования на сетевое оборудование.

Типичными для такой системы, являются следующие уровни:

- регистрация пользователя непосредственно со своего рабочего места;

- управление учебным процессом;

- тестирование знаний;

- информация об успеваемости обучающихся;

- создание и поддержка работы учебных курсов.

Однако для создания специфических модулей, например, лабораторных работ, необходимо разрабатывать собственное программное обеспечение, что является достаточно сложным процессом.

Контроль знаний осуществляется путем создания специальных тестовых заданий. Вопросы для тестов выбираются из базы данных случайным образом. Ответы проверяются как автоматически, так и преподавателем. На основании полученных ответов система проверки знаний получает информацию по уровню успеваемости обучающихся.

Учебные материалы предоставляются, в основном, в виде обычных Web-

страниц. Несмотря на то, что в системе имеются возможности использования мультимедийных материалов, в настоящее время они применяются мало из-за несоответствия уровню коммуникационной среды.

Из отечественных сред разработки систем ДО широко известен пакет инструментальных средств разработки информационных систем «Гиперметод 3.5» (http://www.hypermethod.ru), включающий несколько программных компонентов -и функционирующий в среде операционной системы Microsoft Windows. Основными особенностями пакета «Гиперметод» являются: автоматическая расстановка связей в документах по заданным разработчиком правилам, автоматизация анализа исходной информации, наличие автоматизированных средств создания и поддержки структуры разрабатываемой информационной системы, автоматизация процесса проверки и анализа структуры созданной информационной системы, использование событийно-ориенти-рованного Script-языка для управления поведением. Обычно такая необходимость возникает при создании сложных информационных систем, в которых требуется описать собственное поведение объектов и элементов. «Гиперметод» позволяет включать в разрабатываемые приложения как мультимедийные составляющие (MPEG, AVI, QuickTime, MP3, MIDI, WAV), так и Интернет-ресурсы - HTML-страницы, Flash-анимацию. Также в пакет включены средства генерации SQL- запросов. Данный продукт не уступает зарубежным аналогам, но имеет более низкую стоимость по сравнению с ними.

Так же весьма мощной и законченной отечественной системой, специально предназначенной для создания и работы с Web для дистанционного образования, является «Прометей» (http://www.prometeus.ru/). В «Прометей» встроены развитые административные функции, которые позволяют подготавливать Web-публикации и организовывать учебный процесс. В последней версии в состав системы введена возможность поддержки учебных планов обучающихся, осу-

ществление административных функций через Web-интерфейс, возможность объединения нескольких курсов.

«Прометей» реализован в виде ASP-приложения, его серверная часть работает на платформе Windows NT/2000. Для хранения данных учебного процесса используется MS SQL Server.

Как указано в [4], система «Прометей» позволяет:

- создавать и поддерживать Web-узел системы дистанционного обучения;

- администрировать созданный узел;

- управлять регистрацией;

- обеспечивать доступ пользователей;

- проводить организацию обучающихся в группы;

- распределять нагрузку преподавателей учебных часов;

- обеспечивать полный доступ к информации и обмен ею между участниками системы;

- проводить электронные конференции;

- разрабатывать новые учебные кур сы и обеспечивать прямое тестирование обучающихся;

- поддерживать систему контроля знаний.

В систему встроены разнообразные средства общения, включая доски объявлений, обмен информацией, использование электронной почты, форумы, книгу предложений, возможность общения.

«Прометей» имеет модульную архитектуру, что позволяет легко модернизировать его. Разработчик может создать структуру курса, а затем заполнить ее содержимым - текстом, иллюстрациями, мультимедийными файлами, гиперссылками и т. д. По завершении работы курс переводится в HTML-формат, причем все рутинные операции - построение оглавлений, взаимные ссылки между разделами и т. д. - выполняются автоматически.

«Прометей» создавался как Web-система для создания дистанционных курсов. Однако в «Прометее» в настоящий момент отсутствует средства поддержки практических и лабораторных занятий.

Таким образом, как видно из представленного обзора, каждое из решений имеет свои достоинства и недостатки. Как правило, чем бодее сложен инструмент в использовании, тем он более гибок. Весь вопрос в том, ка*фя степень гибкости окажется достаточной для достижения того или иного уровня знаний, умений и навыков. В любом случае, выбор среды разработки необходимо производить с учетом круга задач, сложности проекта и возможности приобретения готовых сред.

Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ Ха 01-07-90463.

Список литературы

1. Зайцева Ж.Н., Рубин Ю.Б., Титарев Л.Г. и др. Открытое образование - стратегия XXI века для России / Под ред. В.М. Филиппова, В.П. Тихомирова. - М.: МЭСИ, 2000. - 356 с.

2. Домрачев В.Г., Нещта Е.П-, Ретинская И.В. База характеристик качества ПС и их сертификация // Информационные, сетевые и телекоммуникационные технологии: Сб. науч. тр. МИЭМ - М.: МИЭМ, 2001. - С. 119-126.

3. Домрачев В.Г., Нешта Е.П., Ретинская И.В. Ав* тематическая классификация программного обеспечения на основе рубрикатора программных средств // Информационные, сетевые и телеком* муникационные технологии: Сб. науч. тр. МИЭМ -М.: МИЭМ, 2001.-С. 112-119.

4. Тихонов А.И. Инструментальные средства для создания \УеЬ-ИПСУН - http://twt.mpei.ac.ru /осЬкоу/БЗОАУeb_Tools_Tichonov.html.

5. http://www.prometeus.ru.

6. http://www.hypermethod.ru.

7. http://www.allencom.com.

8. http://digitalworkshop.co.uk.

9. http://www.pathlore.com.

10. http://www.asymetrix.com.

11. http://www.macromedia.com.

12. http://www.edutools.info.