В этом разделе будут рассмотрены информационные ресурсы, которые могут использоваться в образовании и науке.
На фоне прогнозов американских экспертов о том, что к 2010 году 2/3 информационных ресурсов для образовательных целей будет размещено в сети Интернет, проблема выработки единого методологического подхода к созданию Интернет-ориентированных ресурсов для образовательных целей становится не только актуальной, но и жизненно важной.
Этой тематике посвящен международный российско-молдавский проект «Методологические основы создания Интернет-ориентированных ресурсов, распределенных информационных баз и их использование в образовательных целях» (№06-07-90930), который был поддержан в 2006 году Российским фондом научных исследований.
В отдельных странах (Франция, США и др.) уже разработаны ряд стандартов и требований к информационным ресурсам для образовательных целей, к технологиям их разработки. В Республике Молдова (РМ) разработана Государственная Программа модернизации системы образования в РМ, утвержденной постановлением Правительства РМ №863 от 16 августа 2005 г. (см. www.edu.md). Исследования научных публикаций и выступлений в рамках научно-практических конференций в РМ за последние 5 лет свидетельствуют об интересах отдельных исследователей и организаций в развитии информационных ресурсов для образовательных целей.
Вместе с тем не существует единой методологии и стандартов их разработки, которые можно было бы рекомендовать всем заинтересованным организациям. В России вопросы методологии были связаны в последнее время с проблемой создания системы образовательных порталов, которая успешно реализуется под руководством ГНИИ «Информика». Но создание и использование Интернет-ресурсов в образовательных целях чаще всего рассматривается с точки зрения каталогизации имеющихся ресурсов, способов прямого их использования в учебном процессе, разработки справочно-информационных систем, баз данных, электронных бюллетеней и т.д. Практически каждый вуз (или иная коммерческая организация, работающая в соответствующей сфере) в РФ по отдельности имеет свои внутренние разработки и некоторые схематические требования, сопровождающие процесс создания электронных и/или сетевых информационных ресурсов для образовательных целей; либо создание таких ресурсов диктуется электронными средами, имеющими соответствующие разделы и пр.
Однако, в целом проблема разработки методологии, направленной на создание Интернет-ресурсов для образовательных целей, не решена. Такое положение дел приводит к хаотичному и спонтанному заполнению Интернет-пространства ресурсами совершенно различного качества и уровня. В результате большая часть разработанных ресурсов оказывается невостребованной, хотя на их создание были потрачены время, средства и т.д. В настоящее время существует острая необходимость привести к единой системе, к единой методологической основе существующие различные подходы, методы и формы представления Интернет-ориентированных ресурсов для образовательных целей. Целенаправленные работы в этой сфере позволяют создать научно-методологическую базу, необходимую для координации работ всех заинтересованных сторон, повысить качество разрабатываемых ресурсов, сделать их конкурентоспособными на мировом рынке.
Опираясь на многолетние исследования зарубежных и российских коллег в области создания информационных ресурсов, можно констатировать, что начался процесс систематизации подобных разработок.
Как и следовало ожидать, первыми за дело взялись специалисты библиотечного делопроизводства, затем программисты, для которых стали важны стандарты для создания информационных ресурсов, т.к. вопросы конвертации и единого представления информационных баз и материалов требовали унифицированных подходов еще на стадии разработки. С момента повального увлечения порталами, подобные проблемы вышли на новый уровень, причем с весьма успешными решениями по систематизации их наполнения, управления ими, оценке качества и пр. ( П.А.Баврин Методические рекомендации по комплексной оценке качества информационных образовательных ресурсов, 3.12.2004; «Основы открытого образования». – Т.1. /Отв. ред. Солдаткин В.И. – Российский государственный институт открытого образования. – М.: НИИЦ РАО, 2002.; http://informika.ru/text/exhibit/portal/2003/06-18/doc2.doc Нежурина Марина Игоревна, А.Ю. Афонин и т.д., Анализ ресурсов зарубежных образовательных порталов и формирование предложений по оценке их качества). Кроме того, в 2003 году был разработан проект стандарта Министерства образования РФ «Информационно-коммуникационные технологии в образовании. Образовательные порталы. Информационные образовательные ресурсы. Рубрикация и спецификация метаописания».
Тем не менее, к настоящему времени остаются проблемы приведения к единым требованиям специфические Интернет-ориентированные ресурсы для образовательных целей, начиная с их трактовок. В различных источниках можно встретить великое множество терминов, отражающих, по сути, похожие ресурсы: электронные дидактические материалы, информационные образовательные ресурсы, электронные учебно-методические комплексы/ресурсы, электронные учебные материалы, мультимедийные учебники/ресурсы и т.д.
Обобщая различные подходы, можно дать следующее определение Интернет-ориентированным ресурсам для образовательных целей. В широком смысле это – динамическая система, представляющая собой:
· интегральный комплекс дидактических, организационных, инструментальных и телекоммуникационных средств и технологий, необходимых для реализации образовательного/самообразовательного процесса, отвечающих специфическим принципам их создания, адаптации, функционирования, развития;
· результат обобщения и представления в глобальной сети Интернет востребованного и социально-значимого для личности опыта;
· основание для последующего развития как дидактических, организационных, инструментальных, телекоммуникационных средств и технологий и связанных с ними достижений науки и общества, так и для развития личности и информационного общества в целом.
Введем сокращенное написание понятия «Интернет-ориентированные ресурсы для образовательных целей» в виде ИН-ОРИ-Р, или ИНОРИР, для того, чтобы не путать с привычной аббревиатурой ИОР (информационные образовательные ресурсы).
Исходя из предложенной интерпретации ИН-ОРИ-Р в виде системы со всеми присущими ей свойствами в соответствии с законами возникновения, существования и развития систем, считаем вполне уместным описать это понятие с точки зрения основных положений системного подхода.
Первые его два положения подразумевают рассмотрение всякого процесса, явления как системы, имеющей некие структурные компоненты, и, одновременно, как одну из составляющих другой более крупной системы. ИН-ОРИ-Р как система состоит из связанных компонентов – дидактических, организационных, инструментальных и телекоммуникационных средств и технологий, одновременно являясь подсистемой более крупной системы – информационные ресурсы.
При построении ИН-ОРИ-Р как самостоятельной системы необходимо учитывать свойства каждого элемента; его место в системе; воздействие на другие составляющие; связь между элементами; зависимость между ними.
Третье положение системного подхода подразумевает возникновение и построение системы в соответствии с необходимыми для этого основаниями и принципами. Основанием будем считать востребованность ИН-ОРИ-Р социумом и достаточный уровень развития информационного общества для создания, восприятия, трансляции, воспроизведения ИН-ОРИ-Р. Кратко опишем принципы для каждой составляющей отдельно.
Дидактические средства и технологии должны отвечать принципам:
· индивидуализации обучения (в пространстве и времени, траектории);
· интерактивности ресурсов;
· учета психолого-педагогических условий общения в Интернет-среде;
· и т.д.
Организационные средства и технологии должны соответствовать принципам:
· возможности установления степени доступности ресурсов (открытый доступ, иерархический и пр.);
· обеспечения автоматизированной поддержки образовательного процесса;
· и пр.
Инструментальные средства и технологии должны опираться на принципы:
· создания ресурсов в соответствии с требованиями установленных мировым сообществом стандартов (IMS, SCORM и т.д.);
· учета эргономических законов представления информации;
· и пр.
Телекоммуникационные средства и технологии отвечают принципам:
· достаточной пропускной способности каналов;
· и пр.
Согласно четвертому положению системного подхода о генезисе системы можно выделить 3 существенных этапа в развития ИН-ОРИ-Р: начальный период – до 90-х годов прошлого века с точечным опытом разработки ИН-ОРИ-Р; период становления – с 1990-х по 2004/5 г.г., связанный с бурным развитием дистанционных образовательных технологий и разработкой разношерстных ИН-ОРИ-Р; период развития и систематизации – с 2005 по сегодняшний день, когда начат процесс стандартизации разработки, эксплуатации, внедрения ИН-ОРИ-Р.
Функциональное назначение системы ИН-ОРИ-Р, которое отражает пятое положение системного подхода, заключается в реализации принципа доступности образовательных ресурсов для самых широких слоев населения независимо от их пространственного местоположения, социального статуса, физических возможностей и пр.
Согласно шестому положению система ИН-ОРИ-Р должна быть адекватной реальным возможностям личности обучаться через Интернет и уровню развития технологий на данный момент времени. Согласно седьмому положению системного подхода, на основе индукции и синтеза опыта разработки ИН-ОРИ-Р в течение нескольких лет можно осуществить постепенное развитие всех составляющих ИН-ОРИ-Р до требуемого (мирового) уровня.
Такое системное представление ИН-ОРИ-Р предполагает возможность целостного воздействия на ее составляющие – дидактические, организационные, инструментальные и телекоммуникационные средства и технологии, а также предполагает их целенаправленное системное развитие во взаимосвязи между всеми компонентами.
Глава 12. Тема 12. Метод идентификации классов и объектов для объектно-ориентированного моделирования компьютерных обучающих систем
Создание методологии проектирования компьютерных обучающих систем, основанной на системном подходе к использованию современных методов программной инженерии, и совершенствование методов и средств проектирования является для образовательной сферы крупной актуальной научной проблемой. Для решения данной научной проблемы одна из задач — создание метода идентификации ключевых абстракций и механизмов области приложения и разработка на этой основе принципов концептуализации предметной области для моделирования программных систем в образовательной отрасли.
В современной программной инженерии выделяются два основных подхода к разработке программного обеспечения, принципиальное различие между которыми обусловлено разными способами декомпозиции систем: структурный подход (structured approach) и объектно-ориентированный (object-oriented approach). В структурном подходе (функционально-модульном) используется принцип функциональной декомпозиции, при которой структура системы описывается в терминах иерархии ее функций и передачи информации между отдельными функциональными элементами.
Структурный подход не соответствует задаче разработки современных компьютерных обучающих систем, программное обеспечение которых отличается сложностью построения и должно иметь высокие показатели, характеризующие его качество. На сегодняшний день объектно-ориентированный подход — единственный известный метод, позволяющий осуществить разработку подобных систем — нового управляемого событиями программного обеспечения, отличающегося высоким уровнем интерактивности. Тем не менее, опыт разработки некоторых типов компьютерных обучающих систем показывает, что при выборе декомпозиции сложной системы иногда необходимо учитывать оба аспекта: алгоритмический и объектно-ориентированный. Это вызвано тем, что разделение по алгоритмам концентрирует внимание на порядке происходящих событий, а разделение по объектам придает особое значение агентам, которые являются либо объектами, либо субъектами действия.
В результате практических исследований разработан метод идентификации классов на основе синтеза структурного и объектно-ориентированного подхода, который целесообразно применять при проектировании компьютерных обучающих систем. Следует подчеркнуть, что речь не идет о полном конструировании компьютерных обучающих систем одновременно структурным и объектно-ориентированным методами. Это совмещение недопустимо, поскольку принципы структурного проектирования, которое следует за структурным анализом, полностью ортогональны принципам объектно-ориентированного проектирования.
Опишем подход к разработке формального метода идентификации классов и объектов на основе синтеза структурного и объектно-ориентированного анализа.
При рассмотрении данной проблемы был учтен важный момент: поскольку традиционные средства системного анализа связаны с определением данных или спецификацией процессов, они могут быть использованы для поиска объектов. Для этого предлагается использовать следующие средства традиционного системного анализа: диаграммы потоков данных (или их варианты, включающие в себя контекстные диаграммы), диаграммы «сущность-связь» и диаграммы «состояния-переходы». Эти средства охватывают три независимых системных представления: процесс, данные и динамика (или управление). Объектно-ориентированная методика объединяет два из этих аспектов (данные и процесс), инкапсулируя локальное поведение с данными.
С точки зрения применимости для идентификации объектов компьютерных обучающих систем три выбранных независимых системных представления характеризуются следующими свойствами.
Диаграммы «сущности-связи» (ERD) — сущности представляют объекты, а атрибуты этих сущностей — данные, которые, в конечном счете, должны хранится в объектах. Связи между сущностями определяют создание ассоциативных объектов. ERD сложны для идентификации объектов, не хранящих данные; в эту категорию попадают объекты, распознающие происхождение событий или осуществляющие функцию контроля.
Модели потоков данных — помогают установить границы системы, что удобно с точки зрения системного анализа. Внешние сущности, идентифицированные в контекстной диаграмме, представляют первичный источник или конечный приемник потока данных и являются кандидатами в объекты.
Модели «события-ответы» (как форма модели «состояния-переходы») — событийный компонент этих моделей помогает идентифицировать множество распознающих события объектов.
Дополним метод информационного анализа проектируемых систем лингвистической составляющей. Применение лингвистических принципов к процессу анализа программных систем принято обозначать как лингвистический информационный анализ. Этот метод позволяет выявлять объекты и идентифицировать компоненты объекта как такового.
В предложенном подходе используются два метода лингвистического информационного анализа:
· частотный анализ фраз — поиск в выбранном текстовом ресурсе описания проблемной области для идентификации терминов, которые могут обозначать понятия области приложения;
· матричный анализ – применяется только после идентификации исходных объектов. Это таблица, строки и столбцы которой представляют собой понятия области приложения, которые обычно генерируют исходное множество идентифицированных объектов. Матричный анализ помогает найти объекты, которые не были выделены при первоначальном применении частотного анализа фаз.
Результатом применения частотного анализа фаз к ресурсу области приложения может быть достаточно длинный список понятий, многие из которых окажутся впоследствии иррелевантными. Для систематического пересмотра этого списка и идентификации исходного множества компонентов объектно-ориентированного анализа (объектов, классов, атрибутов и т.д.) предлагается таблица конвертации списка понятий. Введение в таблицу конвертации критериев классификации понятий в соответствии с объектно-ориентированным подходом позволяет использовать результаты анализа таблицы непосредственно для дальнейшего процесса проектирования системы.
В дальнейшем подробный анализ таблицы дает возможность расширить первоначальный набор атрибутов и избавится от ошибочных вариантов. Например, исключить избыточные понятия, которые не несут смысловой нагрузки, присущей объектам, классам и их атрибутам. Использование лингвистического информационного анализа совместно с таблицей конвертации приводит к объектно-ориентированной методике проектирования, так как понятия, выделенные на этапе частотного анализа фаз, классифицируются в таблице по объектному подходу.
Таким образом, для идентификации классов и объектов компьютерной обучающей системы осуществляются следующие этапы:
1. Построение и системный анализ моделей потоков данных.
2. Построение и системный анализ моделей «сущность-связь».
3. Построение и системный анализ моделей «состояние-переход» для всех прецедентов системы.
4. Применение методик лингвистического анализа ранее выделенных потенциальных объектов и классов.
5. Анализ документа-концепции и описания требований к проекту компьютерной обучающей системы с применением методик лингвистического анализа для определения списка понятий предметной области.
Дальнейшие действия по идентификации классов для проектирования компьютерной обучающей системы осуществляются по методологии объектно-ориентированного анализа, поскольку конечной целью будет построение объектно-ориентированной модели предметной области. Для этого выполняются следующие действия:
· определяются критерии анализа списка понятий для компьютерной обучающей системы;
· разрабатывается и заполняется таблица конвертации, идентифицирующая набор элементов и классов для модели объектно-ориентированного анализа проектируемой системы;
· проводится анализ таблицы конвертации, идентифицируются объекты и их начальные атрибуты;
· исключаются избыточные понятия;
· выявляется набор понятий для идентификации основных претендентов на роли действующих лиц, участвующих в эксплуатации компьютерной обучающей системы.
В результате системного анализа структурных и объектно-ориентированных моделей идентифицируются объекты и классы предметной области для компьютерных обучающих систем.
Предложенный метод идентификации ключевых абстракций и механизмов области приложений на основе синтеза структурного и объектно-ориентированного анализа позволяет выполнить выбор множества объектов при проектировании компьютерных обучающих систем, что является непременным условием для повторного применения моделей анализа и проектирования и расширения системы.
