Система управления обучением как основа образовательного портала
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ
Учреждение образования
«Брестский государственный университет имени А. С. Пушкина»
Математический факультет
Кафедра математического моделирования
Курсовой проект
СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ОБУЧЕНИЕМ КАК ОСНОВА ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО ПОРТАЛА
Лукашук Екатерина Витальевна,
студентка 3 курса специальности «Экономическая кибернетика»
Печко Елена Владимировна – преподаватель кафедры математического моделирования
Брест 2010
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1 ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЙ ПОРТАЛ
1.1 Понятие образовательного портала
1.2 Сервисы и службы образовательного портала
1.3 Архитектура образовательного портала
2 СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ОБУЧЕНИЕМ
2.1 Краткая история развития электронного обучения
2.2 Различные аббревиатуры систем управления обучением
2.3 Модель обмена учебными материалами Sharable Content Object Reference Model (SCORM)
2.4 Обзор международных стандартов
2.5 Требования, предъявляемые к программному обеспечению систем управления обучением
3 ОБЗОР БЕСПЛАТНЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ ОБУЧЕНИЕМ
3.1 MOODLE
3.2 CLAROLINE
3.3 DOKEOS
3.4 ILIAS
3.5 SAKAI
3.6 LAMS
3.7 OLAT
3.8 OPENACS
3.9 LRN
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ПРИЛОЖЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
В нашем стремительном веке учеба становится неотъемлемой и важнейшей составляющей жизни. Времена, когда люди учились только до определенного возраста похоже канули в лету. Современная жизнь и быстрые изменения во внешней среде требует от каждого человека для адаптации постоянного непрерывного обучения на протяжении всей жизни.
При этом, смысл учебы заключается не только в профессиональном росте или получении энциклопедических знаний. Обучение любого вида способствует, или даже обуславливает, саморазвитие любого человека, меняет его взгляды на смысл жизни и порядок вещей, заставляет учиться мыслить, расширяет границы мировоззрения и стремлений, способствует само осмыслению, а также тренирует мозг и память, которые нуждаются в постоянных упражнениях для поддержания формы и развития.
Однако, при постоянном росте необходимых для усвоения объемов информации процесс обучения отнимает у взрослых людей все большую часть времени от работы, семейной жизни и отдыха. Поэтому его эффективность играет все более важную роль в соблюдении жизненного баланса между учебой и работой, или другими словами – между деятельностью сегодняшней и деятельностью завтрашней.
Целью курсового проекта является анализ бесплатных систем управления обучением.
Для раскрытия темы перед нами были поставлены следующие задачи:
1. Ознакомление с основными понятиями и системами образовательного портала.
2. Анализ требований, предъявляемых к программному обеспечению систем управления обучением.
3. Сравнительный обзор бесплатных систем управления обучением.
Объектом исследования является система управления обучением. Предмет – образовательный портал как компонент системы управления обучением.
Эта тема является актуальной, т.к. в настоящее время готовится проект национальной программы ускоренного развития услуг в области информационных технологий на 2011 – 2015 годы. В нее вошла подпрограмма «Электронное обучение и развитие человеческого капитала»[1].
1 ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЙ ПОРТАЛ
1.1 Понятие образовательного портала
В Интернете, термин «портал» вначале использовался применительно к таким сайтам как Excite, Yahoo, MSN, Netscape Netcenter, Rambler, Яndex, обеспечивающих пользователям «централизованный вход» и специальные средства для удобного путешествия по сети. Конечным этапом эволюции таких сайтов стало создание так называемых горизонтальных или потребительских порталов. Горизонтальный портал – это портал, ориентирующийся, прежде всего, на максимально широкий охват интересов своего потребителя. Как правило, в число сервисов такого портала входят информационные сервисы (новости, биржевые сводки, прогнозы погоды), сервисы бесплатной почты и размещения персональных страниц пользователя, развлекательные сервисы (чаты, форумы, конкурсы) и др. Ростом сетевой аудитории стимулировал появление и развитие тематических сообществ, объединяющих группы пользователей сети по определенным интересам. Точками входа таких пользователей стали вертикальные или профильные порталы. Вертикальные порталы, в отличие от горизонтальных порталов, ориентированы на полный охват определенной аудитории, тематики или сферы деятельности человека. Они частично наследуют функциональность горизонтальных порталов, добавляя к ним сервисы, специфические для своей тематики. Существуют также другие разновидности порталов, такие как корпоративные и индустриальные (в модели В2В). Общими чертами порталов всех типов являются способность интеграции и агрегации большого объема неоднородных данных, наличие развитых механизмов поиска и наличие средств персонализации содержимого портала для определенного пользователя.
1.2 Сервисы и службы образовательного портала
В состав сервисов и служб системы образовательных порталов должны входить как общие сервисы и службы, характерные для порталов других типов, так и специализированные службы, обеспечивающие возможность адекватного доступа к различным электронным образовательным ресурсам, включающим электронные библиотеки, электронные обучающие курсы, системы удаленного доступа к центрам коллективного пользования образовательными вычислительными и экспериментальными ресурсами и пр. Очевидно, что указанная система порталов должна предоставлять возможности интеграции в свою структуру информационных ресурсов, предоставляемых рядом существующих образовательных информационных систем и сайтов. Эта интеграция может обеспечиваться как путем импорта информации других информационных систем и сайтов и размещения этой информации в базе данных образовательного портала так и путем создания специальных «шлюзов», обеспечивающих непосредственный доступ служб и сервисов образовательного портала к содержимому (информационному и функциональному) интегрируемых в систему образовательного портала информационных систем и сайтов. С другой стороны образовательные порталы должны предоставлять своим индивидуальным и коллективным пользователям (например, вузам) средства персонифицированного доступа к содержанию (контенту) портала для индивидуальных (персональные страница, сайт или портик) или коллективных (корпоративный образовательный сайт или портал) пользователей образовательного портала. Один из способов обеспечения состоит в обеспечении порталом экспорта своих информационных ресурсов и служб для их использования при построении индивидуальных и корпоративных сайтов и порталов.
Сервисом портала будем называть доступные через внешний интерфейс или внутренние (программные) интерфейсы портала, реализованные в его составе программные средства, основная задача которых, помогать пользователям удобно и эффективно выполнять требуемые им операции над содержимым разделов портала и использовать его ресурсы. Службой портала будем называть функциональную подсистему портала, доступную через внутренние интерфейсы и используемую несколькими функциональными подсистемами (сервисами) портала. Примерами сервисов являются системы новостей и форумов, информационного поиска и персонализации. В качестве примера служб можно упомянуть службу аутентификации и авторизации доступа к содержимому портала. Следует отметить, что состав служб и сервисов портала может расширяться. Возможно как добавление новых служб, так и новых специализаций (версий, предназначенных для работы в специфических условиях) существующих служб. Поэтому для обеспечения возможности расширения состава сервисов образовательного предлагается общая организация системы сервисов и служб портала основанная на едином реестре сервисов портала[2].
Рассмотрим перечень базовых (разрабатываемых при реализации портала) сервисов и служб портала. В состав этих сервисов и служб входят сервисы поиска информации и навигации по ресурсам портала, информационные сервисы, сервисы интерактивного общения пользователей портала, сервис управления профилем пользователя, сервисы персонификации индивидуального и корпоративного порталов пользователя, сервисы мониторинга и статистики, сервис хостинга образовательных ресурсов, средства (службы) экспорта и импорта информационных и функциональных ресурсов портала, служба аутентификации и авторизации доступа к содержимому портала. Указанные сервисы и службы являются в определенном смысле ортогональными и могут комбинироваться друг с другом.
При реализации служб образовательного портала должны быть обеспечены определенные требования, важнейшими из которых являются масштабируемость, возможность их эффективной интеграции и безопасность. При этом под масштабируемостью понимается как возможность увеличения нагрузки на сервис, переноса его на иную платформу и распределения нагрузки на сервис на несколько серверов сети. Возможность интеграции подразумевает наличие единых способов и механизмов описания функциональности сервиса, средств регистрации и поиска сервисов, средств их динамического вызова, а также средств персонализации сервисов. Требования безопасности сервисов включают требования к наличию механизмов разграничения доступа, обеспечения конфиденциальности информации, пересылаемой между сервисами, обеспечение сетевой безопасности и пр.
1.3 Архитектура образовательного портала
Рассмотрим архитектуру образовательного портала на примере образовательного портала ВКГТУ им. Д.Серикбаева.
Образовательный портал состоит из следующих основных компонентов:
1. База данных образовательного портала на базе СУБД Microsoft SQL Server 2005.
2. Программный комплекс SPortal для работы с базой данных образовательного портала в корпоративной сети университета (применяется для администрирования и редактирования информации хранящейся в базе данных образовательного портала).
3. Web-сайт образовательного портала, доступ к которому осуществляется как из корпоративной сети, так и из сети Internet [3].
Общая схема образовательного портала представлена на рис. 1.1
Рисунок 1.1 - Архитектура образовательного портала
Все эти компоненты для обеспечения защиты от несанкционированного доступа используют систему безопасности на базе корпоративного домена.
Схема организации системы безопасности образовательного портала представлена в виде взаимного соответствия списка групп пользователей, которым предоставляется доступ к ресурсам образовательного портала и списка ресурсов, к которым эти группы пользователей имеют доступ. Схематично работа данной системы представлена на рис. 1.2.
Группы пользователей состоят из отдельных пользователей, при этом один пользователь может состоять в нескольких группах и, соответственно, получает те права, которые предоставлены тем группам, в которые он входит. При этом в состав групп пользователей могут входить не только отдельные пользователи, но и группы пользователей, что позволяет выделить более общие группы пользователей. Благодаря этому можно организовать иерархию разрешений от более общих групп к более конкретным группам.
Рисунок 1.2 - Схема работы системы безопасности в домене
В качестве базы для выделения общих групп пользователей используют информационные подсистемы образовательного портала. И для каждой из этих подсистем были выделены следующие общие группы пользователей:
1. Администраторы. Данная группа имеет полные права на доступ к ресурсу и назначается пользователям (группе пользователей), которые администрируют данный ресурс.
2. Методисты. Данная группа имеет права для ввода и редактирования данных, которые хранятся в ресурсе. Методист имеет доступ только к той части ресурса, доступ к которой ему предоставлен.
3. Пользователи. Данная группа имеет права для просмотра данных, которые хранятся в ресурсе. Пользователь имеет только к той части ресурса, доступ к которой ему предоставлен.
4. Прочие группы пользователей. Данные группы создаются по необходимости и для них устанавливаются нужные разрешения.
Основными подсистемами являются: студенческий контингент, сотрудники, учебные планы, тестирование, абитуриент и т.д. Для каждой такой подсистемы создаются более конкретные группы, которые были перечисленные выше, которые в свою очередь назначаются определенным категориям пользователей.
При проектировании основных групп пользователей за основу было взято выделение групп пользователей согласно функциональным обязанностям сотрудников работающих с образовательным порталом. Исходя из этого принципа, были выделены следующие категории пользователей:
1. Администраторы портала.
2. Методисты факультетов.
3. Методисты кафедр.
4. Специалисты учебного отдела.
5. Студенты.
На рисунке 1.3 представлена схема организации ролей на образовательном портале, которая была описана выше.
Рисунок 1.3 - Схема организации доступа к подсистема образовательного портала
Так же важно дать характеристику системы безопасности web-сайта образовательного портала, т.к. к нему имеет доступ широкая категория пользователей как из локальной сети, так из сети Internet.
Web-сайт образовательного портала состоит из общедоступной и закрытой частей. Доступ к общедоступной части осуществляется на базе анонимного доступа.
Базовыми требованиями к защите закрытой части web-сайта являются:
1. Защищенная аутентификация. Включает в себя защиту идентификационных реквизитов пользователя (логин и пароль) на всем пути от броузера до базы данных (БД).
2. Надежная и простая в администрировании подсистема авторизации.
Обмен данными между web-сервером и БД построен на интегрированной схеме, что позволяет реализовать максимальный уровень безопасности. В этой схеме web-сервер получает идентификационные данные клиента, аутентифицирует его и предоставляет доступ к собственным ресурсам. В случае если требуется обращение к БД, то идентификационные данные клиента передаются web-сервером серверу БД. Последний также аутентифицирует клиента и на основании этих данных предоставляет (или не предоставляет) доступ к своим ресурсам. Таким образом, видно, что в данном случае аутентификация проводится на каждом уровне (и на web-сервере и на сервере БД) независимо от другого. Поэтому даже в случае обхода злоумышленником одного уровня защиты, ему все равно придется регистрироваться на другом. То есть если аутентификация и авторизация проводятся на сервере БД, взломщику не удастся получить доступ к данным независимо от того как он попытается это сделать.
Аутентификация клиентов на web-сервере основана на использовании базовой аутентификации в сочетании технологией защищенных каналов SSL(Secure Sockets Layer — уровень защищённых сокетов), позволяющими web-серверу аутентифицировать клиента и предотвратить перехват идентификационных данных пользователя, передаваемых по открытым сетям. Здесь следует отметить два важных момента. Во-первых, SSL канал настраивается для всего виртуального каталога приложения, поскольку при базовой аутентификации идентификационные реквизиты пользователя отправляются в открытом виде в каждом запросе. Во-вторых, базовая аутентификация в сочетании с технологией SSL на данный момент является практически единственным защищенным решением, позволяющим пользователям, подключающимся к порталу посредством Интернет.
Вывод: решение задачи обеспечения безопасности информационных ресурсов образовательного портала имеет очень важное значение и требует тщательного планирования, поскольку затрагивает такую важную задачу как управление учебным процессом ВУЗа. Решение данной задачи позволяет организовать нормальную работу подсистем образовательного портала с учетом нейтрализации угроз информационной безопасности действующих как внутри ВКГТУ им. Д.Серикбаева, так и за его пределами.
2 СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ОБУЧЕНИЕМ
2.1 Краткая история развития электронного обучения
Эффективное использование информационных технологий в образовании, может значительно улучшить эффективность обучения и сократить затраты на него.
Проведенные исследования в этой области зачастую сравнивают обучение в группе и индивидуальное обучение. В связи с этим были замечены следующие особенности:
- в среднем, в час на студента группы приходится приблизительно 0.1 вопроса;
- при индивидуальном обучении студент может спросить или ответить на 120 вопросов в час;
- для 98% студентов эффективность индивидуальной работы выше на 50% чем в группе.
Индивидуальная работа дает лучшие результаты. Но такой подход очень дорог, фактически нужно приставить к каждому студенту репетитора. Использование информационной технологии для подачи материала и инструкций может частично решить эту проблему.
Такой вид обучения, подачи материала и инструкций может лучше отвечать индивидуальным требованиям, интересам и целям студента.
Индивидуальное электронное обучение по уровню эффективности может достичь или превысить уровень индивидуального или традиционного обучения.
Обучающие программы созданы таким образом, что могут быть использованы многократно, собраны в библиотеки, и использоваться в режиме реального времени.
Развитие электронного обучения и интерес к нему со стороны учебных заведений, правительства и коммерческих организаций обусловило начало ADL инициативы (Advanced Distributed Learning ).
Инициатива ADL имеет следующие ключевые цели:
1. Система имеет генеративную функцию и может хранить и предоставлять контент согласно требованиям пользователя и в режиме реального времени.
2. Система может представлять материал, его порядок подачи, уровень сложности, стиль согласно желаниям, требованиям и уровню образования пользователя.
3. Система призвана достичь высокого уровня индивидуализации.
4. Система может использоваться одинаково хорошо как для обучения, так и для проверки знаний.
5. Система приспособлена для ведения диалога между программой и пользователем на ограниченном естественном языке.
6. Система для генерации подачи материала может использовать sharable instructional objects (доступные учебные объекты).
2.2 Различные аббревиатуры систем управления обучением
Система управления обучением (LMS)— основа системы управления учебной деятельностью, используется для разработки, управления и распространения учебных онлайн-материалов с обеспечением совместного доступа. Создаются данные материалы в визуальной учебной среде с заданием последовательности изучения. В состав системы входят различного рода индивидуальные задания, проекты для работы в малых группах и учебные элементы для всех студентов, основанные как на содержательной компоненте, так и на коммуникативной[4].
В англоязычной литературе можно встретить следующую аббревиатуру систем управления обучением:
- LMS - Learning Management System (система управления обучением);
- CMS - Course Management System (система управления курсами);
- LCMS - Learning Content Management System (система управления учебным материалом);
- MLE - Managed Learning Environment (оболочка для управления обучением);
- LSS - Learning Support System (система поддержки обучения);
- LP - Learning Platform (образовательная платформа);
- VLE - Virtual Learning Environments (виртуальные среды обучения).
Наиболее распространенными являются LMS и CMS.
2.3 Модель обмена учебными материалами Sharable Content Object Reference Model (SCORM)
С развитием Сети и распространением дистанционного обучения работа над SCORM стандартом стала ключевой задачей ADL. SCORM соединил и улучшил разработанные ранее стандарты и спецификации, создав четкую модель распространения образовательного контента, основанную на LMS.
Web стал основной средой распространения объектов SCORM, поэтому нет необходимости адаптировать к новым платформам дальнейшие программные разработки. Но сам SCORM продолжает развиваться так же, как и среда его распространения Web. В настоящее время SCORM использует модель представления информации, спецификации и стандарты мета-дата элементов, дающие системе возможность быть доступной и описывать и упорядочить образовательный контент.
В то время как SCORM продолжает развивать технические стандарты электронного дистанционного образования, исследователи сосредотачивают свое внимание на следующих проблемах:
- Определение многократного использования образовательных объектов.
- Разработка новых моделей контента.
- Разработка модели оценки знаний.
- Создание новых моделей упорядочения содержания (sequencing).
- Создание образовательных «хранилищ».
Каждая из этих проблем ведет к созданию новых спецификаций, которые расширят работу SCORM.
2.4 Обзор международных стандартов
Стандарт – это формат, утвержденный признанным институтом стандартизации или принятый предприятиями отрасли де-факто в качестве образца. Существуют стандарты для языков программирования, операционных систем, форматов представления данных, протоколов связи, электронных интерфейсов и т.д. Наличие стандартов важно для любого пользователя информационных технологий, так как именно благодаря стандартизации каждый пользователь может комбинировать оборудование и программы различных производителей в соответствии со своими индивидуальными потребностями. Если единый стандарт отсутствует, то пользователь должен ограничиваться устройствами и программами лишь одного производителя. Стандартизации подлежат как оборудование, так и программное обеспечение, в частности, программы, используемые в электронном обучении.
К наиболее распространенным стандартам в сфере электронного обучения относятся следующие:
- IEEE – Institute of Electrical and Electronic Engineers (Институт электротехники и электроники), Комитет Технологии Образовательных Стандартов ((LTSC – Learning Technology Standards Committee)
- AICC – Airline Industry Computer Based Training Committee (Международный комитет по компьютерному обучению в авиации)
- IMS – Instructional Management Systems (Системы организации обучения), Консорциум Всемирного Образования - Спецификация IMS - XML - базированый стандарт описывающий структуру курса.
- ADL – Advanced Distributed Learning (Продвинутое распределенное обучение) и созданный ADL стандарт SCORM – Sharable Content Object Reference Model (Модель обмена учебными материалами).
- ARIADNE - Alliance of Remote Instructional Authoring & Distribution Networks for Europe (Консорциум АРИАДНА) стандартизация обмена учебным контентом для Европейского Союза.
- PROMETEUS
- The Dublin Core Metadata Initiative
2.5 Требования, предъявляемые к программному обеспечению систем управления обучением
При выборе программного обеспечения для систем обучения нужно учитывать следующие характеристики:
- надежность в эксплуатации.
- безопасность.
- совместимость (соответствие стандартам).
- удобство использования и администрирования.
- модульность.
- обеспечение доступа.
- стоимость ПО, сопровождения и аппаратной части.
Надежность в эксплуатации характеризует удобство администрирования и простоту обновления контента с помощью уже существующих шаблонов. Выбирая программное обеспечение, обратите внимание на то, чтобы содержание учебного курса и структура сайта были разделены, чтобы при обновлении контента вы не могли случайно удалить важные позиции меню. Проверьте систему помощи и убедитесь, что она действительно полезна.
Желательно, чтобы при эксплуатации вы не зависели от милости продавца. Если в систему трудно добавлять новых пользователей, исключать старых, добавлять контент, если возникают проблемы с обновлением сайта и т.п. преподаватели быстро откажутся от ее использования.
Совместимость. Системы должны быть совместимы с другими e-learning решениями. Хотя «универсального» программного решения, соответствующего всем возможным стандартам, не существует, все же можно выбрать систему, поддерживающую хотя бы один широко распространенный стандарт. В противном случае вы будете связаны с разработчиками данной системы с момента ее установки до конца жизни.
Когда может потребоваться совместимость:
- Обмен (перемещение) контента из одной системы управления обучения в другую.
- Использование разработанных курсов.
- Новые сотрудники (не стандартной системе придется обучать).
Одним из способов гарантировать совместимость – искать программное обеспечение, поддерживающее определенные стандарты, принятые в индустрии. В идеальном случае оно должно позволять использование одних и тех же учебных материалов в различных системах управления обучения и управления контентом.
Совместимость – это возможность взять один и тот же учебный материал и, не внося в него изменений, использовать его в различных системах управления обучением. В настоящее время стандарты являются только общим направлением для достижения совместимости. Не стоит заранее считать, что учебный курс, соответствующий стандарту SCORM, автоматически можно использовать в системе управления обучением на основе SCORM.
Удобство использования и администрирования. 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 должно быть просто найти меню помощи, должно быть легко переходить от одного раздела к другому и общаться с преподавателем.
Преподаватели, в свою очередь, не расположены читать толстое руководство по использованию курсов или тратить время на то, чтобы понять, как можно создать тест. Программное обеспечение должно быть простым и открытым.
Модульность. В современных системах дополнительного обучения (ДО) могут использоваться небольшие взаимозаменяемые объекты знаний – небольшие элементы учебного контента. Это небольшие самодостаточные информационные блоки, которые могут быть повторно использованы для учебных целей. Их часто сравнивают с пластмассовыми элементами игры Lego. Объекты знаний могут просто переноситься из одного курса или урока в другой, совершенно отличный от него курс. Цель создания этих объектов – сокращение времени разработки курсов, поскольку, создав один объект, его можно повторно использовать снова и снова. Такие блоки могут соединяться, разъединяться и располагаться в различном порядке независимо от их размера или цвета.