СИСТЕМА ПОДДЕРЖКИ РАСПРЕДЕЛЕННОЙ РАЗРАБОТКИ ПРОЕКТОВ. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ.

Дальнейшее развитие сайта Эврика - образовательно-методический портал Эврика.ру в стандарте федеральных образовательных порталов.

Информационные системы инерционны - накопленные ресурсы тянут назад, не позволяя быстро переходить из одного стандарта в другой.

Интегрирующая функция. Федеральная система образовательных порталов, поддерживая единство стандартов обмена, обработки и использования информационных материалов в сфере образования, способна стать становым хребтом целостной образовательной информационной среды.

Технологическая функция. Система образовательных порталов - эффективная структура для продвижения современных информационных технологий в образование. Она способна обеспечить единство информационной среды на технологическом уровне, без которого невозможна целостность среды на уровне содержательном.

Корректирующая функция. Образовательная и технологическая политика федеральных порталов, а также их просветительская деятельность, являются средством для постепенного и плавного введения стихийного процесса информатизации в русло разумных методологических и технологических решений.

Федеральные порталы должны стать законодателями мод в сфере информационных образовательных технологий, эффективным проводником политики федеральных органов в области содержания образования, управления, технологий.

Образовательные материалы, как и любые текстовые документы, обладают развитой внутренней структурой. При разработке документа мы оперируем его содержательными блоками, соответствующими предметной области. Например, если разрабатывается лекция по математике, то ее содержательной структуре соответствуют понятия «тема», «определение», «вопрос», «теорема», «доказательство», «ключевое слово» и т.д. Если мы готовим текст лекции в редакторе MS Word, то поскольку MS Word не умеет работать с таким структурным блоком, как «теорема», нам приходится подстраиваться под те средства, которыми этот текстовый процессор располагает. А он располагает полиграфическими средствами: можно выбрать подходящий шрифт, выровнять нужным образом текст, сделать заметным заголовок, увеличив в

нем размер букв и т.д. И наша работа состоит в моделировании содержательной структуры документа полиграфическими средствами. К сожалению, такой способ работы, хотя и привычен для всех, имеет очень серьезные недостатки. В подготовленном тексте содержательная структура документа погребена под полиграфическими конструкциями. Конечно, читатель способен восстановить содержательную структуру документа у себя в воображении, исходя из его полиграфической разметки и из смысла текста. И, скажем, для книги этого достаточно. Но сокрытие содержательной структуры резко уменьшает применимость богатых возможностей информационных технологий:

из содержательной структуры документа несложно сгенерировать систему навигации по документу, и это можно сделать автоматически, исходя из стиля документа; из содержательной структуры можно автоматически сгенерировать полиграфическое представление документа, причем в разных форматах. Например, из одного документа, структурированного на содержательном уровне, автоматические конверторы могут создать представление документа в rtf, doc, html и pdf-формате. Это означает, что, один раз подготовив документ в базовом формате, основанном на содержательном структурировании, мы в дальнейшем имеем возможность получать разные конечные электронные и бумажные представления документа;

из содержательной структуры документа легко породить так называемые профили документа - содержание, предметный указатель, список теорем, таблиц, а также автоматически обеспечить корректную нумерацию блоков документа, содержательное структурирование документов дает большие возможности для реализации мощных сервисов, работающих с такими объектами: «интеллектуального» поиска, профилирования документов, динамических каталогов, глубокой автоматической обработки текстов и других, и этот список легко продолжить.

Получается, что, используя MS Word, мы поступаем довольно неразумно: сначала тратим силы на полиграфическое моделирование структуры документа, теряя при этом существенную содержательную информацию, а затем тратим время на создание «вручную» необходимых нам вещей - организацию навигации, профилирование документа и т.д. К особенно неприятным последствиям этот путь способен привести при массовой работе по созданию электронных учебных материалов. Если первый шаг - переход от содержательной структуры документа к полиграфической - может сделать широкий круг даже не очень умудренных в информационных технологиях людей, то обратный ход в сторону богатых информационных средств намного более трудоемок и требует более высокой квалификации. В результате значительное количество образовательных ресурсов просто смоделирует в электронной форме линейную структуру обычной книги. Ничем не лучше ситуация с HTML, который также ориентирован на графическое представление документов в окне броузера.

За годы развития информационных технологий в информационном сообществе выработалось четкое понимание того, каким образом должны ре

шаться указанные проблемы. Идея состоит в разделении содержания материала и формы его представления. Именно механизм разделения содержания и представления позволяет разработчику информационного материала сконцентрироваться на структурировании материала на содержательном уровне, не тратя времени на параллельную и рутинную работу, связанную с его (поли)графическим представлением. Сформированная разработчиком структура материала на содержательном уровне позволяет системе генерировать графические представления документа автоматически. Разрабатывая материал, автор находится в привычной для него среде предметной области, просто перенося в компьютер ту структуру учебного материала, которая находится у него в голове. Такой подход способен в значительной степени сократить сложность и время работы. Кроме автоматического генерирования внешнего представления содержательно структурированного материала, принцип разделения содержания и представления документа дает значительные возможности для использования других автоматических сервисов, в частности, динамической каталогизации и «интеллектуального» поиска в электронной библиотеке учебных материалов.

Большую помощь в строительстве образовательных порталов может и должен оказать хорошо всем известный объектно-ориентированный подход. Важную роль в развитии механизмов обмена информационными ресурсами в мировых сетях играет идея пакетирования информации. Опять полезна аналогия с книгой. Будучи выпущенной в свет, книга становится независимым и самодостаточным источником информации, который содержит в себе методы своего использования. Это последовательное чтение, переход к нужной части книги через оглавление, поиск информации через предметный указатель и т.д. Методы эти стандартны и привычны для всех, поэтому работа с книгой ни у кого не вызывает трудностей. С информационной точки зрения книга образует модуль или пакет информации, который может использоваться как отдельно, так и агрегироваться в более сложные информационные модули. Простыми примерами такого агрегирования являются объявление преподавателем списка литературы по своему предмету и формирование библиотечки по конкретной специальности. С другой стороны, книга сама имеет модульную структуру. Например, преподаватель может использовать для своего предмета не всю книгу, а только избранные главы, которые в этом случае играют роль информационных подпакетов. Эти под- пакеты имеют четкую собственную структуру (оформление в виде глав) и ясные способы доступа (навигации) - через оглавление. Когда преподаватель использует в своем курсе избранные главы из нескольких книг, он (в информационной терминологии) сначала дисагрегирует информационные пакеты (т.е. книги), а затем выполняет процедуру агрегирования (создание курса лекций), фактически создавая тем самым новый информационный пакет. Этот пакет находит физическую реализацию в записях лекций студентами и в учебно-методических пособиях, разработанных и опубликованных преподавателем.

Такая схема, когда информация дробится на независимые модули с четкими правилами взаимодействия между ними и возможностью многократного использования модуля в разных контекстах базируется на объектно-ориентированном подходе (понятие пакета эквивалентно понятию класса в ООП).

Она широко используется в информационных системах.

Еще одно важнейшее для нас качество объектно-ориентированного подхода состоит в возможности создания прототипов объектов с дальнейшим их клонированием и представлением в виде конкретных экземпляров. Каждому типу объектов соответствует свой набор функций (методов), работающий с объектами этого типа. Объектно-ориентированный подход позволяет выстроить информационные иерархии, организовать стройную систему методов- сервисов в такой сложной системе как образовательный портал.

Одним из многочисленных примеров иерархии объектов портала могут служить информационные объекты, содержащие данные об образовательных ресурсах, хранящихся на портале. Чтобы допускать автоматическую обработку, каждый такой информационный объект должен иметь унифицированную форму. Абстрактному классу «документ» (общее понятие информационного ресурса на портале) должен соответствовать абстрактный информационный объект, описывающий данные, свойственные любому документу. Информационные объекты, описывающие конкретные типы документов - учебник, тест, статья, реферат - должны наследовать общие свойства документа, но включать в себя также и свойства, уникальные для конкретного типа документов, и т.д. Методами, работающими с этими информационными объектами, являются сервисы портала: «умный» поиск по хранилищу портала, генерирование динамических каталогов, профилирование и т.д. Таким же образом можно подойти и к другим компонентам образовательного портала. Построение объектно-ориентированной модели портала обеспечит быстрый и эффективный путь к его реализации.

Минимальный стандарт

Автор учебного материала создает ресурс в произвольном формате (doc, rtf, pdf, html и т.д.). После завершения работы автор с помощью генератора создает учебный объект, описывая характеристики материала в стандартном виде.

Оптимальный стандарт

Автор разрабатывает содержимое учебного материала на языке разметки (XML), используя для этого стиль, соответствующий данному типу материала (книга, сайт, статья, тест и т.д.). Для создания документа используется XML- редактор. XML-редактор позволяет размечать в документе содержательные элементы - главы, теоремы, замечания, ссылки на литературу и пр. - в соответствии со стилем документа. Кроме того, редактор позволяет включать в документ графические объекты. Пока реализованы два типа графических объектов - математические формулы и изображения. Объекты включаются в документ с помощью своего текстового представления, которое полностью определяет конкретный объект. Например, текстовое представление изображения - адрес соответствующего графического файла. Текстовое представление математической формулы записываются в хорошо известном математикам TeX-формате. Примеры включения изображений и формул в xml- документ:

lt;imagegt;ris14.giflt;/imagegt;

lt;formulagt;$xA2+5=\sum_{y=1}A5 yA2$lt;/formulagt;

Выбор такого описания довольно случаен, однако это не существенно для идеологии, заложенной в XML-редактор. Графические объекты включаются в редактор как внешние сущности, реализованные через java-классы (по схеме plug'n'play). Эти классы определяют методы работы с данным типом графического объекта. Обязательными методами являются рисовальщик объекта и метод, возвращающий размеры объекта. В качестве аргумента эти методы включают текстовое представление объекта. Имена методов являются стандартными:

drawObject(«текстовое представление объекта», координатаX,

координатаУ)

sizeOf(«текстовое представление объекта»)

Пользователь имеет возможность разработать свой графический объект. Разработка графического объекта состоит из: разработки текстового представления объекта; разработки методов рисования и определения размеров (методы должны обладать стандартными интерфейсами); подключения нового графического объекта к системе.

Например, если пользователь хочет создать специальный объект «график функции», то наиболее естественным текстовым представлением графика функции является ее математическая запись. Рисовальщик, используя математическую запись функции, рисует график, а определитель размеров графического объекта дает редактору информацию о размерах объекта, необходимую при его размещении в поле редактора.

Каждый xml-документ разрабатывается в соответствии с определенным стилем. Стиль включает информацию об основных содержательных элементах документа, а также о доступных графических объектах. Примеры стилей давались выше. Это статья, книга, сайт, тест, письмо и т.д. Пользователь XML-редактора

для выбора стиля документов может пользоваться библиотекой стилей. Он также может создавать собственные стили, используя язык, близкий XML Schema.

Для создания конкретных графических представлений документа (в HTML, RTF, DOC, PDF форматах) используются специальные программы, называемые конверторами или графическими интерфейсами. Каждому стилю документа соответствуют свои графические интерфейсы, генерирующие из одного xml-документа разнообразные представления - в разных форматах и с разными полиграфическими решениями. Конверторы пишутся на специальных языках. Наиболее распространенными являются CSS, XSL, DSSSL.

Общая схема работы XML-редактора представлена на следующем рисунке. Именно XML-редактор является интерфейсом разработчика электронных учебных объектов, работающего в стандарте оптимального уровня. Редактор предоставляет возможности для разработки и редактирования материалов в XML-формате, для порождения учебных объектов, и обеспечивает контакты с интерфейсами образовательного портала.

На следующем рисунке представлен внешний вид разработанного XML-редактора.

*gt;...¦ л- и ¦. 1-: —:I -л--1к-

/>

В редактор загружен текст, описывающий предел функции по Коши (курс математического анализа) с именем cauchy.xml. XML-редактор предоставляет несколько вариантов представления элементов разметки. На рисунке используется вариант, в котором элементы представлены в функциональной записи. Пример такой записи:

Заголовокlt;Предел функции по Кошиgt;

Эта запись соответствует стандартной записи XML

lt;Заголовокgt;Предел функции по Кошиlt;/Заголовокgt;,

являясь при этом более читабельной и компактной. Для выделения элемента разметки разработчик просто выделяет нужный блок текста, а затем в меню выбирает подходящее имя тега (заголовок, теорема, глава и пр.), осуществляя разметку. Меню допустимых элементов формируется редактором динамически при загрузке стиля документа.

В тексте cauchy.xml используется два типа графических объектов - математические формулы и изображение (график функции). Когда курсор стоит на графическом объекте, в верхней панели редактора высвечивается текстовое представление объекта (на рисунке - текстовое представление формулы), которое может непосредственно редактироваться для изменения графического объекта. В основном окне редактора графические объекты представлены в графической форме. Исправление текстового представления объекта приводит к немедленному изменению самого объекта в основном окне редактора. Над верхней панелью редактора находится список наиболее часто употребляемых элементов разметки (определяемых стилем).

В левом окне редактора формируется структура учебного объекта (который может состоять из множества файлов). На основании этой информации и данных, предоставляемых разработчиком через заполнение специальных форм, автоматически формируется манифест учебного объекта. Учебный объект через соответствующий интерфейс публикуется на образовательном портале.

Создание образовательного портала является сложным многокомпонентным процессом, требующим большой проектной и технической работы. На нулевом этапе работы обязательно следует построить идеальную концептуальную схему, приближение к которой сделает работу системы порталов максимально эффективной. Надо также определиться с решением ряда концептуальных проблем. Это необходимость Зафиксировать концептуальные задачи, на решение которых будет ориентирована система образовательных порталов, определить системообразующую роль и место образовательных порталов в образовательной информационной среде России. Разработать (или адаптировать) систему открытых стандартов, на которых будет базироваться работа образовательных порталов. Договориться о методах обмена, многократного использования и взаимодействия учебных ресурсов. Отследить вклад образовательных порталов в обеспечение реального единства образовательной информационной среды. Построить объектно-ориентированную модель портала: выделить основные объекты, с которыми будет работать портал, определить методы работы с этими объектами, определить способы реализации методов через сервисы портала.