Лекция 2. Общая архитектура системы ОМС

Общая архитектура системы ОМС

По каждому учебному предмету организован соответствующий ресурс – открытая образовательная модульная мультимедиа система. Например, ОМС по истории, ОМС по математике и т.д.

В соответствии с программой обучения весь школьный курс по предмету разбит на разделы, темы и т.д. Минимальной структурной единицей является тематический элемент (ТЭ). Например, ТЭ «Закон Ома», ТЭ «Теорема Пифагора», ТЭ «Деление клетки» и т.д.

Для каждого ТЭ имеется три типа электронных учебных модулей (ЭУМ):

1. модуль получения информации (И-тип);
2. модуль практических занятий (П-тип);
3. модуль контроля (в общем случае – аттестации) (К-тип).

При этом каждый ЭУМ автономен, представляет собой законченный интерактивный

мультимедиа продукт, нацеленный на решение определенной учебной задачи. Иными словами, каждый ЭУМ – это самостоятельный учебный продукт объёмом несколько Мбайт, так что получение его по сетевому запросу не представляет принципиальных трудностей даже для узкополосных (низкоскоростных) компьютерных сетей.

Для каждого ЭУМ разрабатываются (и будут разрабатываться постоянно) аналоги – вариативы. Вариативами называются электронные учебные модули одинакового типа (И, или П, или К), посвященные одному и тому же тематическому элементу данной предметной области.

В итоге структура совокупного контента ОМС по предмету имеет следующий вид:

В отличие от всех известных учебных материалов, совокупный контент ОМС трёхмерен, поэтому новое понятие «вариативы» стоит рассмотреть подробнее на примерах.

Вариатив И-модуля может дать тот же материал, но в другом изложении, более понятном и комфортном для данного пользователя. Вариатив также может отличаться глубиной представления материала. Тогда можно выбирать И-модули в соответствии с программируемым в данном образовательном учреждении уровнем знаний по предмету или подобрать вариативы ЭУМ, исходя из уровня подготовленности и способностей конкретного учащегося. Аналог из опыта образования – просмотр множества книг по предметной области, выбор отдельных фрагментов и составление из них собственного (авторского) учебного курса.

Традиционных аналогов для вариативов П и К-типов, пожалуй, найдётся немного. Трудно себе представить, что педагог имеет возможность изучить, например, множество экспериментальных установок и отобрать в школу лучшие. Для этого надо объехать полмира и иметь неограниченные финансовые возможности.

Ещё сложнее с модулями контроля (аттестации). До сих пор компьютерный контроль сводился преимущественно к тестированию. Тесты, конечно, технологичны, но этот вариант аттестации, бесспорно, хуже, чем очная встреча с преподавателем.

А нам нужно, чтобы было лучше. Лучше, и это скажет любой экзаменатор, когда вместо запоминания фактов и стандартных действий проверяется понимание предмета, ещё лучше, когда можно оценить знания, умения, навыки в комплексе, да ещё хорошо бы при наличии межпредметных связей. Иными словами, требуется обеспечить решение практической задачи в условиях, приближенных к реальным.

Понятно, что для создателей интерактивных мультимедийных ЭУМ, адекватно отражающих фрагмент реального или воображаемого мира, открывается «непаханое поле».

И в качестве первых шагов по целине определим, что вариативы ЭУМ могут отличаться друг от друга:

1. глубиной представления материала (например, соотношением постулатов и объяснений/доказательств)
2. методикой (например, обусловленной иным набором предыдущих знаний)
3. характером учебной работы (например, решение задач или эксперимент, тест или контрольное упражнение на тренажере)
4. технологией представления учебных материалов (например, текст или аудиовизуальный ряд)
5. наличием специальных возможностей (например, для слабо слышащих/видящих)
6. способом достижения учебной цели (например, другим вариантом доказательства теоремы Пифагора или иным содержанием лабораторной работы).

Открытые образовательные модульные мультимедиа системы имеют свои преимущества:

1. отсутствие содержательных и технических ограничений: полноценное использование новых педагогических инструментов – интерактива, мультимедиа, моделинга сочетается с возможностью распространения в глобальных компьютерных сетях, в том числе – узкополосных;
2. возможности построения авторского учебного курса преподавателем и создания индивидуальной образовательной траектории учащегося: благодаря наличию вариативов исполнения электронных учебных модулей, в ОМС возможно выбрать их оптимальную с персональной точки зрения комбинацию для курса по предмету;
3. неограниченный жизненный цикл системы: поскольку каждый учебный модуль автономен, а система открыта, ОМС является динамически расширяемым образовательным ресурсом, не требующим сколь-нибудь существенной переработки в целом при изменении содержательных или технических внешних условий.

Исключительно важным свойством разработанной архитектуры является её открытость. Это относится, прежде всего, к совокупному контенту ОМС, открытому для расширений как по оси тематических элементов (например, открыты новые знания по предмету), так и по оси вариативов (например, родилась новая методическая идея или появилась более эффективная мультимедиа технология для представления учебных объектов).

Не менее важным свойством является открытость электронных учебных модулей для изменений, дополнений, полной модернизации. Действительно, Java script и XML являются интерпретируемыми языками, так что в распоряжении любого пользователя ЭУМ находится исходный текст его сценария. Script можно изменить, дополнить или использовать в качестве шаблона для создания ЭУМ с совершенно иным контентом.

Наконец, клиентское программное обеспечение ОМС само построено по модульному принципу, позволяющему неограниченно расширять, например, возможности плеера.

В целом архитектура «клиент – сервер» определяет возможность многоплатформенного использования системы. При этом переход на другую платформу (например, от Windows к Linux) не требует никаких изменений в электронных учебных модулях. К иной платформе адаптируется только плеер.

В сумме указанные преимущества ОМС обеспечивают качество ЭОР, необходимое для широкого внедрения и эффективного использования в учебном процессе за счет развития активно-деятельных форм обучения, открывают перспективы реализации новых образовательных технологий, новых форм аудиторной и самостоятельной учебной работы, в том числе – дистанционных. Совокупность новых возможностей ОМС позволяет определить её как ЭОР нового поколения (ЭОР НП).

Концептуальной основой ЭОР НП является модульная архитектура электронного образовательного ресурса. Совокупный контент по предметной области разделен на модули, соответствующие тематическим элементам и компонентам учебного процесса. При этом каждый модуль может иметь аналог – вариатив, отличающийся элементами содержания, методикой, технологией исполнения.

Электронный учебный модуль является автономным, содержательно и функционально полным образовательным ресурсом, предназначенным для решения определенной учебной задачи. Информационный объем ЭУМ − порядка 10 Мбайт, так что получение его по сетевому запросу не представляет принципиальных трудностей даже для узкополосных глобальных компьютерных сетей.

Совокупность электронных учебных модулей размещается на сервере глобальной компьютерной сети. Интернет-доступ к хранилищу и доставка ЭУМ по сети осуществляется онлайн, в том числе по списку в фоновом режиме. Доставленный модуль размещается в локальном хранилище на компьютере пользователя для дальнейшего использования. Операции по доставке комплекта избранных ЭУМ, организации и ведению локального хранилища осуществляются с помощью программного инструмента – персонального органайзера пользователя.

Для воспроизведения модулей используется специализированный ОМС Плеер. Поскольку не существует никаких ограничений при разработке контента модулей, стоит напомнить, что произвольный интерактивный контент стандартными средствами, такими как Internet Explorer, Mozilla Firefox и другими, воспроизвести невозможно. Браузеры изначально предназначены для текстографических материалов и с течением времени дорабатывались для воспроизведения элементарных аудиовизуальных ресурсов, flash-файлов, java-апплетов и других частных мультимедиа-решений. ОМС Плеер решает общую задачу воспроизведения произвольного интерактивного мультимедиа контента, в котором при необходимости могут быть использованы и перечисленные решения.

Плеер и органайзер составляют клиентское программное обеспечение. Пользователь ЭОР нового поколения предварительно устанавливает его на своем компьютере, запросив инсталляционный пакет, как и учебные модули, по сети.

Открытая образовательная модульная мультимедиасистема (ОМС).
ОМС объединяет две составляющие:

1. Серверную, единую для множества пользователей.
2. Клиентскую, расположенную на рабочем месте каждого пользователя.

На сервере ОМС хранится совокупный контент – электронные образовательные ресурсы по предметным областям. Единицей обмена между сервером и клиентом является электронный учебный модуль (ЭУМ). На рабочем месте пользователя сохраняются ЭУМ, избранные учащимся/преподавателем для решения собственных образовательных/профессиональных задач.

Архитектурой ОМС предусмотрено два типа хранилищ:

1. Центральное хранилище.
2. Локальное хранилище.

Центральное хранилище предназначено для регистрации, каталогизации, хранения ЭУМ, составляющих ЭОР по различным предметным областям. Каждый предметный образовательный ресурс динамически расширяется за счет постоянного пополнения новыми ЭУМ. Центральное хранилище предоставляет средства поиска и пересылки ЭУМ на рабочее место пользователя.

Локальное хранилище предназначено для хранения ЭУМ, избранных пользователем (группой пользователей), на локальном компьютере (сервере локальной сети).

Программные компоненты открытой образовательной модульной мультимедиасистемы образуют функциональную среду, обеспечивающую хранение, поиск, выбор и воспроизведение электронных учебных модулей.

Функциональная среда ОМС также состоит из двух частей – клиентской и серверной.

Серверная часть обеспечивает выполнение следующих функций:

1. централизованное хранение ЭОР по предметным областям в виде совокупности ЭУМ;
2. разграничение прав доступа при получении и публикации ЭУМ;
3. поиск, выбор и выдача ЭУМ по запросу пользователя;
4. выдача выборки из метаданных указанного пользователем ЭУМ.

Серверная часть функциональной среды ОМС представляет собой набор хорошо известных интернет-сервисов, таким образом, в качестве хранилища совокупного контента ОМС может выступать любой интернет-сайт или портал. Оригинальной является клиентская часть функциональной среды.

Клиентская часть обеспечивает выполнение следующих функций:

1. получение информации о доступных ЭОР и составляющих их ЭУМ;
2. доставка избранных ЭУМ на рабочее место пользователя;
3. организация локального хранилища избранных ЭУМ на рабочем месте пользователя;
4. воспроизведение ЭУМ.

Основным клиентским компонентом является ОМС Плеер, воспроизводящий текущий (загруженный в оперативную память в данный момент) ЭУМ. Все электронные учебные модули воспроизводятся одним ОМС Плеером. Такая унификация обеспечивает любому пользователю доступ и воспроизведение любых ЭУМ из состава ЭОР по любой предметной области, независимо от того, кем создан и где размещен данный модуль. Кроме того, обеспечивается многократность использования ЭУМ (например, при построении межпредметных курсов).

ОМС Плеер способен воспроизводить все известные на сегодня мультимедиа компоненты, при этом для каждого медиаэлемента, каждой медиакомбинации и 3D-анимации поддерживается несколько наиболее популярных и современных форматов. ОМС Плеер способен также работать совместно с плеерами сторонних производителей, если в составе ЭУМ имеются фрагменты, реализованные в рамках соответствующих технологий. Таким образом, ОМС Плеер представляет собой универсальное средство воспроизведения произвольного интерактивного мультимедиаконтента.

Второй компонент клиентского программного обеспечения – органайзер пользователя ОМС, основными функциями которого являются:

1. обеспечение доступа к источнику ЭУМ;
2. структурированное (каталогизированное) хранение всех модулей, избранных пользователем, на его рабочем месте;
3. выбор ЭУМ для формирования заданной последовательности;
4. поочередная загрузка модулей для воспроизведения.

Органайзер позволяет заполнять локальное хранилище как путем обращений к сетевым серверам, так и через импорт ЭУМ с локальных носителей (CD, flash-карта и др.).