Размещено на http://www.allbest.ru/

2

Размещено на http://www.allbest.ru/

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИНСТИТУТ ЭЛЕКТРОНИКИ И МАТЕМАТИКИ

Технический университет

Кафедра Информационно-коммуникационных технологий

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к дипломной работе

На тему: Разработка документации и программного обеспечения для конвертации курсов СДО Moodle в IMS и SCORM-пакеты

Дипломник: Петров Глеб Игоревич

Руководитель проекта:

Кондрашов Сергей Владимирович

Специальная часть: С. В. Кондрашов

Консультанты проекта: С. В. Кондрашов

Охрана труда: А. Ф. Завальнюк

Зав. Кафедрой: проф. д.т.н. В. Н. Азаров

Москва 2010 г.

Техническое задание

Исследование встроенных средств экспорта курсов СДО Moodle. Разработка программного обеспечения для конвертации курсов СДО Moodle в формат SCORM.

Аннотация

Исследованы встроенные возможности сохранения курсов Moodle. Исследованы стандарты распространения электронных курсов: SCORM и IMS Common Cartridge. Рассмотрены присутствующие на рынке решения по преобразованию стандартных форматов. Исследован встроенный формат сохранения электронных курсов Moodle. Исследованы возможности преобразования курсов Moodle в формат SCORM. Разработан конвертор курсов Moodle в формат SCORM (версия 2004). Разработана документация к программе.

Содержание

• Техническое задание 2
• Аннотация 3
• Содержание 4
• 1. Введение 7
• 1.1 Актуальность работы 7
• 1.2 Цель работы 7
• 1.3 Задачи 7
• 1.4 Новизна 8
• 1.5 Практическая значимость 8
• 1.6 Содержание работы 8
• 2. Исследование 9
• 2.1 Система дистанционного обучения Moodle 9
• 2.1.1 Описание 9
• 2.1.2 Возможности сохранения курсов 12
• 2.2 Анализ стандартов электронного образования 12
• 2.2.1 Обзор стандартов 12
• 2.2.2 SCORM 13
• 2.2.2.1 Принципы 13
• 2.2.2.2 Версии SCORM 14
• 2.2.2.2.1 SCORM 1.0 14
• 2.2.2.2.2 SCORM 1.1 15
• 2.2.2.2.3 SCORM 1.2 15
• 2.2.2.2.4 SCORM 2004 16
• 2.2.2.3 Элементы курса SCORM 18
• 2.2.2.4 Рынок курсов в формате SCORM 18
• 2.2.3 IMS Common Cartridge 19
• 2.2.3.1 Описание 19
• 2.2.3.2 Иерархия контента 20
• 2.2.4 Сравнение IMS CC и SCORM 22
• 2.3 Утилиты для преобразования форматов 24
• 2.3.1 SCORM 2 CC 24
• 2.4 Выводы 25
• 3. Реализация 27
• 3.1 Анализ задания и выбор технических средств 27
• 3.1.1 Java 27
• 3.1.2 Eclipse 28
• 3.2 Конвертор Moodle в SCORM 30
• 3.2.1 Описание и системные требования 30
• 3.2.2 Схема файловой организации 30
• 3.2.3 Структура 31
• 3.2.4 Принцип работы программы 33
• 3.2.5 Структура резервной копии курса Moodle 33
• 3.2.5.1 Структура moodle.xml 34
• 3.2.6 Внутренняя организация SCORM 35
• 3.2.6.1 Пакет учебного материала 35
• 3.2.6.2 Структура imsmanifest.xml 36
• 3.2.6.3 SCORM API 38
• 3.2.7 Элементы Moodle подлежащие конвертации в Scorm 40
• 3.2.8 Разработка и реализация графического интерфейса 41
• 3.2.9 Тестирование 42
• 3.2.10 Перспективы развития 43
• 3.3 Выводы 44
• 4 Заключение 45
• 5 Охрана труда 46
• 5.1 Исследование возможных опасных и вредных факторов при эксплуатации ЭВМ и их влияния на пользователей 46
• 5.1.1 Введение 46
• 5.1.2 Выводы 48
• 5.2 Анализ влияния опасных и вредных факторов на пользователя 49
• 5.2.1 Влияние электрического тока 49
• 5.2.2 Влияние статического электричества 51
• 5.2.3 Влияние электромагнитных излучений НЧ 51
• 5.2.4 Влияние ультрафиолетового излучения 52
• 5.2.5 Выводы 52
• 5.3 Методы и средства защиты пользователей от воздействия на них опасных и вредных факторов 52
• 5.3.1 Методы и средства защиты от поражения электрическим током 52
• 5.3.2 Вывод 55
• 5.3.3 Общие рекомендации при работе с вычислительной техникой 55
• 5.3.4 Требования к помещениям и организации рабочих мест 55
• 5.3.5 Требования к организации работы 58
• 5.3.6 Методы и средства защиты от ультрафиолетового излучения 59
• 5.3.7 Методы и средства защиты от электромагнитных полей низкой частоты 60
• 5.3.8 Методы и средства защиты от статического электричества 60
• 5.4 Выводы 60
• 6. Список литературы 61
• 7. Приложение 1 62

1. Введение

1.1 Актуальность работы

В настоящее время система дистанционного обучения Moodle, используемая на кафедре ИКТ обладает существенным недостатком: созданные в данной системе курсы могут быть сохранены для дальнейшего распространения только во внутреннем формате системы, ввиду чего курсы могут распространяться исключительно в рамках Moodle. Однако на рынке представлено достаточное количество других систем дистанционного обучения: ATutor, Backboard, Sakai и прочие. Учитывая данное обстоятельство приобретает актуальность задача использования курсов Moodle в других системах.

1.2 Цель работы

Разработка конвертора курсов СДО Moodle в стандартный формат распространения электронных курсов.

1.3 Задачи

· Сравнительное исследование стандартов в электронном обучении.

· Разработка конвертора курсов СДО Moodle в формат SCORM.

· Разработка сопроводительной документации.

1.4 Новизна

Новизна работы заключается в отсутствии средств преобразования курсов Moodle в стандартные форматы. В частности, в наиболее популярный формат распространения электронных курсов - SCORM.

1.5 Практическая значимость

конвертор электронный курс стандарт формат

Практическая значимость проделанной работы заключается в возможности распространения курсов Moodle независимо от целевой СДО.

1.6 Содержание работы

Дипломная работа состоит из введения, теоретической и практической частей, а также заключения.

В теоретической части рассматривается система дистанционного обучения Moodle, стандартные форматы распространения электронных курсов. Производится сравнение стандартных форматов и рассматривается возможность конвертирования одного стандартного формата в другой. Исследуется приложение, позволяющее преобразовать SCORM в IMS Common Cartridge. Формулируются выводы.

В практической части производится разработка конвертора курсов Moodle в формат SCORM 2004. Исследуются файлы организации курсов. Выявляются ограничения, накладываемые при преобразовании. Производится тестирование программы и определяются возможные перспективы ее развития. Формулируются выводы по проделанной работе.

2. Исследование

Для создания конвертора курсов Moodle в SCORM необходимо изучить соответствующую систему дистанционного обучения и существующие стандарты распространения электронных курсов.

2.1 Система дистанционного обучения Moodle

2.1.1 Описание

Moodle (англ. Modular Object-Oriented Dynamic Learning Environment) модульная объектно-ориентированная динамическая учебная среда - система управления обучением(LMS). Система реализует философию «педагогики социального конструкционизма» и ориентирована прежде всего на организацию взаимодействия между преподавателем и учениками, хотя подходит и для организации традиционных дистанционных курсов, а также поддержки очного обучения.

Moodle переведена на десятки языков, в том числе и русский и используется почти в 50 тысячах организаций из более чем 200 стран мира.

Разработчикам дистанционных курсов система Moodle предоставляет следующие возможности:

· Размещение на курсе учебных материалов любых форматов: текстовые материалы, рисунки, графики, аудио и видео файлы, презентации и т.д.

· Организация среды интерактивного общения учителя и учащихся, соответствующего духу педагогики социального конструктивизма - проведение обсуждений и диспутов, совместная творческая деятельность учащихся по созданию интеллектуального продукта.

· Создание эффективной системы контроля знаний: задания, опросы, тесты, лекции, семинары. Наличие управляющих параметров позволяют разработчику провести точную настройку условий контроля или тренинга.

· Дифференцированная работа с учащимися в группах - по классам, по уровню подготовленности. Каждый учебный элемент системы Moodle рассчитан на обучение учащихся в разнородных группах.

· Постоянный мониторинг всех действий учащихся, информирование о предстоящих событиях.

Возможности Moodle, интересные для IT-специалистов:

· Moodle кросс-платформенное решение и работает без модификаций в любой операционной системе, поддерживающей PHP.

· Moodle функционирует как набор модулей и позволяет гибко добавлять или удалять элементы на различных уровнях. Внешний вид сайта легко управляется с помощью набора предопределенных шаблонов, который можно дополнить собственными разработками.

· Moodle легко обновляется от версии к версии. Он имеет внутреннюю систему для обновления собственной базы и восстановления.

· Moodle требует только одну базу данных типа SQL и может быть использован совместно с другими приложениями.

· Особое внимание уделено вопросам безопасности на всех уровнях, от проверки достоверности данных, вводимых с помощью форм, до шифрования cookies.

Причины популярности системы Moodle:

· Простота инсталляции и настройки программы, независимость от операционной системы сервера и ориентация на свободно распространяемое программное обеспечение.

· Удобный, интуитивно понятный интерфейс программы, позволяет создавать дистанционные курсы пользователям с невысоким уровнем компьютерной грамотности. Как показывает практика, основные возможности систему можно изучить в течение нескольких дней.

· Набор модулей, входящих в стандартную поставку, обеспечивает возможность создавать дистанционные курсы любой сложности, по различным областям знаний. Сообщество разработчиков постоянно расширяет возможности системы, добавляя новые модули, которые можно устанавливать по мере необходимости.

· Качество программного обеспечения превосходит большинство коммерческих продуктов, систем дистанционного обучения. А открытость исходного кода позволяет квалифицированным специалистам настроить систему под специфические потребности образовательного учреждения.

· Поддержка спецификаций SCORM и IMS.

Элементы электронного курса Moodle:

· Ресурс - отображение любого электронного содержания: Word, Powerpoint, flash, видео, музыка и т.п. Все это может храниться как локально, так и на любом внешнем сайте.

· Лекция - последовательность страниц, которые могут отображаться линейно, как презентации, нелинейно с ветвлениями или условными переходами между страницами, либо комбинировано с использованием обоих вариантов.

· Глоссарий - позволяет организовать работу с терминами.

· База данных - расширяет возможности глоссария - позволяет определять произвольную структуру записей.

· Тест - задания для проверки знаний, которые могут содержать вопросы типа: множественный выбор, короткий ответ, числовой, вычисляемый, на соответствие, верно/неверно, эссе, вложенные ответы.

· Задание - предполагает ответ учащегося в виде текста, файла, нескольких файлов или вне сайта.

· Форум. Доступны следующие типы форумов: новостной, стандартный форум для общих обсуждений, простое обсуждение, каждый открывает одну тему, вопрос-ответ.

· Чат - позволяет организовать синхронное текстовое взаимодействие между участниками.

· Опрос - может быть использован для голосования или сбора мнений по какому-либо вопросу.

· Анкета - инструмент для анализа онлайн классов.

· Wiki - веб-страница, которую может добавить и редактировать кто угодно.

· Семинар. Позволяет проводить многопозиционное многокритериальное оценивание работ.

2.1.2 Возможности сохранения курсов

Последняя на момент написания диплома версия Moodle - 1.9.8 обладает возможностью резервного сохранения курса как одиночного ZIP файла. Восстановить и использовать данный курс можно на любом сервере с Moodle. Это ограничивает возможность использования курсов в других системах дистанционного обучения. С версии 2.0 планируется введение возможности экспорта\импорта форматов 1.9 и 2.0, а также Common Cartridge.

2.2 Анализ стандартов электронного образования

2.2.1 Обзор стандартов

Стандартизацией в сфере электронного обучения занимается ряд международных организаций. Среди них ведущими являются следующие организации:

· IMS Global Learning Consortium (IMS GLC) - международный образовательный консорциум, развивающий концепцию, технологии и стандарты обучения на базе системы управления обучением IMS (Instructional Management System);

· IEEE Learning Technology Standards Committee (IEEE LTSC) - комитет стандартизации в области технологий обучения, созданный в IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers);

· Aviation Industry Computer-based training Committee (AICC) - комитет компьютерного обучения в авиационной промышленности;

· Advanced Distributed Learning Initiative (ADL) - организация распределенного обучения, основанная департаментом политики в области науки и технологий в администрации президента США и министерством обороны США, как сеть распределенного обучения, обеспечивающая широкомасштабный доступ к образовательным ресурсам многих пользователей.

На данный момент существует 2 основных стандарта распространения электронных курсов: SCORM и IMS Common Cartridge. При этом формат SCORM присутствует на рынке в 2 версиях: 1.2 и 2004 (версия 1.3).

2.2.2 SCORM

2.2.2.1 Принципы

Модель SCORM (Shareable Content Object Reference Model) - промышленный стандарт для обмена учебными материалами на базе адаптированных спецификаций ADL, IEEE, IMS, Dublin Core, and vCard. Данный стандарт содержит требования к организации учебного материала и всей системы дистанционного обучения. SCORM позволяет обеспечить совместимость компонентов и возможность их многократного использования: учебный материал представлен отдельными небольшими блоками, которые могут включаться в разные учебные курсы и использоваться системой дистанционного обучения независимо от того, кем, где и с помощью каких средств были созданы.

Проект по созданию стандарта стартовал в 1997 году как инициативная группа ADL (Advanced Distributed Learning). За основу нового стандарта были приняты модель данных CMI (Computer Managed Instruction), предложенная ранее AICC и стандарт формирования метаданных IEEE P1484, предложенный консорциумом IMS.

В процессе работы над SCORM были сформулированы несколько требований ко всем системам, которые будут разрабатываться в соответствии с данным стандартом. Они известны как "ilities" ADL («возможности» или «способности» ADL), и они формируют основу для изменений и дополнений SCORM. Эти требования следующие:

1. Доступность: способность определять местонахождение и получить доступ к учебным компонентам из точки удаленного доступа и поставить их многим другим точкам удаленного доступа.

2. Адаптируемость: способность адаптировать учебную программу согласно индивидуальным потребностям и потребностям организаций.

3. Эффективность: способность увеличивать эффективность и производительность, сокращая время и затраты на доставку инструкции.

4. Долговечность: способность соответствовать новым технологиям без дополнительной и дорогостоящей доработки.

5. Интероперабельность: способность использовать учебные материалы вне зависимости от платформы, на которой они созданы.

6. Возможность многократного использования: способность использовать материалы в разных приложениях и контекстах.

7. Все эти принципы успешно могут быть соблюдены в том случае, если изначально ориентироваться на использование образовательного контента в веб-среде.

2.2.2.2 Версии SCORM

По мере развития SCORM появлялись новые версии расширяя функциональность SCORM -пакетов.

2.2.2.2.1 SCORM 1.0

Первая официальная версия стандарта, названная SCORM 1.0, была представлена в январе 2000 года. Пользоваться этим стандартом на практике было, пожалуй, еще невозможно - это была фактически пробная версия, но в документе впервые четко было определено понятие SCO (тогда Sharable Courseware Object, начиная с версии 1.1 аббревиатура получила более широкое толкование - Sharable Content Object), как самодостаточного учебного объекта, с которым взаимодействует СДО, и определен способ обмена данными между SCO и СДО - через API, предоставляемый СДО.

2.2.2.2.2 SCORM 1.1

В январе 2001 года, после обсуждений и учета замечаний, выходит первая "рабочая" версия стандарта - SCORM 1.1. В этой версии были четко прописаны правила взаимодействия SCO и СДО, однако, по-прежнему отсутствовали правила "упаковки" учебных материалов. Это мешает широкому распространению стандарта.

2.2.2.2.3 SCORM 1.2

Этот недостаток был быстро устранен, и уже в октябре 2001 года выходит версия SCORM 1.2, которая на несколько лет стала "базовой". В этой версии уже строго определены правила "упаковки" учебных материалов - CAM (Content Aggregation Model, заимствованная у консорциума IMS). Таким образом, эта версия стандарта стала первой действительно удобной в использовании. Как следствие, актуальность совместимости как СДО, так и редакторов учебных материалов с именно этой версией до сих пор не утрачена - все основные СДО продолжают поддерживать SCORM 1.2, а количество учебного материала, созданного в этом стандарте также чрезвычайно велико.

Эталонная модель SCORM 1.2 состоит из трех частей: введения, или обзорной части (the Overview), описания модели интеграции содержания (the Content Aggregate Model) и описания рабочей среды, или среды выполнения программ (the Run-Time Environment - RTE). В первой части описываются стандарты ADL и дается логическое обоснование создания эталонной модели. Вторая часть содержит практические советы по выявлению ресурсов и преобразованию их в структурированный учебный материал. В последней части даются практические советы по осуществлению связи с веб-средой и отслеживанию ее содержимого.

В идеальной ситуации, соответствующей эталону SCORM, все элементы обучающих программ функционально совместимы со всеми системами LMS и средами VLE. Любую соответствующую стандарту обучающую компьютерную программу можно ввести в имеющуюся систему организации обучения / виртуальную среду, и между ними будет возможен обмен данными. Таким образом, SCORM - это стандарт на контент для курсов e-learning, предназначенных для самостоятельного изучения.

На данный момент SCORM 1.2 совместимых систем насчитывается 163.

2.2.2.2.4 SCORM 2004

Далее, ADL продолжает "приводить в порядок" стандарт и в январе 2004 года выходит новая версия - первое издание SCORM 2004 (это название стало общепринятым, хотя "внутренний" индекс этой версии - 1.3). Фактически, этот документ впервые четко разделил стандарт на "книги" (ранее, документация была несколько спонтанной). С этой версии SCORM превращается в "книги":

1. Общие положения (Overview) - дает представление о философии SCORM - объектной модели обучения.

2. Content Aggregation Model, CAM (Модель сборки контента) - описывает внутреннюю структуру курса SCORM.

3. Run-time Environment, RTE (Среда воспроизведения) - описывает то, как объект SCORM взаимодействует с системой обучения во время исполнения.

4. Sequencing and Navigation, SN (Последовательности и навигация) - описывает логику обучения, заложенную в курсе SCORM (адаптивное обучение)

Однако, книга 4 (Sequencing and Navigation) к этому моменту находилась еще в зачаточном состоянии. Можно сказать, что первое издание SCORM 2004, так же как и версия SCORM 1.0 в свое время, была пробной.

Уже в июле 2004 года выходит "рабочая" версия SCORM 2004 - второе издание. Внесены значительные изменения в способы сборки учебных материалов (Content Aggregation Model) и описание модели данных и способа обмена данными (Run-Time Environment). С этого момента начинается распространение этого стандарта. Однако, книга Sequencing and Navigation все еще в состоянии черновика (хотя использование ее уже возможно).

В октябре 2006 года, официально выходит третье издание SCORM 2004, в котором книга 4 (Sequencing and Navigation) может считаться законченной.

Наконец, в марте 2009 года была представлено четвертое издание. На сегодня это самая полная версия стандарта не получившая пока столь широкого распространения как 3 издание SCORM 2004. Список совместимых с данным изданием систем насчитывает 77 позиций.

Рисунок 1. Эволюция SCORM.

2.2.2.3 Элементы курса SCORM

Модель учебного материала включает в себя «Asset» -- «элемент», «Sharable Content Object (SCO)» -- «разделяемый объект учебного материала» и «Content Organization» -- «организацию учебного материала».

Начальной формой учебных ресурсов является «asset» -- «элемент». Такие элементы -- это электронное представление какого-либо учебного ресурса -- например, текста, картинки, видео- или аудиоматериала, или любой другой информации, которая может быть обработана веб-клиентом и отображена пользователю. Если элементов требуется более одного, то они могут быть объединены для построения нового базового элемента. Такие элементы могут быть непосредственно использованы в процессе обучения, без объединения в более сложные структуры.

В реальности, простое отображение данных нужно значительно реже, чем отображение данных, совмещённое с активным обменом информацией между пользователем и СДО. Именно такую задачу и призваны решать SCO -- Sharable Content Objects - Разделяемые объекты контента.

SCO -- это коллекция из одного или более элемента-asset'а. SCO представляет из себя одиночный учебный объект, доступный для запуска системой обучения, и использующий RTE (Run-Time Environment) для взаимодействия с СДО.

Основное отличие SCO от простых элементов в том, что элементы не могут связываться с сервером, а SCO может, используя для этого предоставляемое сервером окружение выполнения. Для связи с этим окружением используется JavaScript.

2.2.2.4 Рынок курсов в формате SCORM

На рынке электронного обучения представлено достаточное количество курсов SCORM. Курсы охватывают большое количество сфер деятельности, распространяются как на платной, так и на бесплатной основе. Некоторые из ресурсов, предлагающих обучающие курсы в формате SCORM:

· http://www.termika.ru/learning/mo/scorm/ - курсы по безопасности и охране труда, платные;

· http://www.intuit.ru/scorm/list.html - курсы, охватывающие различные области информационных технологий, платные;

· http://www.src-master.ru/remote/scorm.php - менеджмент, управление персоналом и т.п. Курсы предоставляются на платной основе;

· http://tle.tafevc.com.au/toolbox/access/home.do - австралийский ресурс, предлагающий более 1700 бесплатных курсов на различные темы в формате SCORM.

2.2.3 IMS Common Cartridge

2.2.3.1 Описание

Common Cartridge (CC) открытый формат для распространения обучающего контента. Он предназначен для обеспечения совместимости между различными системами. Стандарт IMS CC был представлен в октябре 2008 года.

Возможности, предоставляемые IMS CC:

· Богатый выбор контента: включает в себя коллекции учебных ресурсов различных типов.

· Уменьшает зависимость от платформы: устанавливает родной формат курса и поддерживает широкий спектр форматов организации контента.

· Широкие возможности оценки.

· Улучшает возможности дистрибуции и повторного использования курсов, а также позволяет легко править и улучшать созданные курсы.

· СС определяет широко поддерживаемые форматы контента, которые можно использовать в совместимой СДО.

· Поддержка ссылок на веб-контент: манифест СС поддерживает «виртуальный контент» посредством ссылок, что позволяет уменьшить размер пакета.

· Поддержка авторизации.

· Возможность конвертирования SCORM в СС, поскольку оба формата используют один стандарт упаковки контента - IMS Content Packaging.

2.2.3.2 Иерархия контента

Содержание пакета СС разделено на 4 уровня (рис. 2):

· На нижнем уровне находится контент, распространяемый в пакете и хранимый в базе данных СДО.

· Выше находится контент, адресуемый посредством ссылок во время выполнения. Это позволяет уменьшить размер пакета и обновлять адресуемые данные уже после распространения.

· На следующей ступени иерархии располагается XML контент (форум, тесты и т.п.), предоставляющий широкие возможности контроля за представлением информации посредством СДО.

· На высшем уровне находится контент, который используется в качестве сервиса. Это может быть обучающее приложения, поддерживающее отслеживание результатов прохождения курса.



Рисунок 2. Иерархия контента в Common Cartridge

Common Cartridge определяет следующие форматы контента, которые могут выполняться на любой совместимой СДО. Следующие пункты справедливы для версии 1.0:

· Контент

o HTML, XML, SCORM, веб-ссылки

o Медиа-файлы (mpg, jpg, mp3)

o Файлы приложений (Microsoft Office)

· Средства оценки, тесты

o Множественный выбор

o Верно/неверно

o Эссе

o Заполнение поля

o Соответствие

· Форум обсуждений

· Метадата

· Авторизация для защищенного контента

На данный момент существует 8 систем дистанционного обучения совместимых с IMS Common Cartridge. Многие системы, в том числе Moodle обзаведутся поддержкой данного стандарта в ближайшем времени.

2.2.4 Сравнение IMS CC и SCORM

Прежде всего необходимо отметить, что IMS CC был разработан для поддержки использования цифровых учебных материалов в онлайновых курсах и цифровых книг в контексте обучения, а SCORM для поддержки мобильности самостоятельного компьютерного обучения.

Рисунок 3. Сравнение SCORM и IMS Common Cartridge

IMS CC разрабатывался с целью расширения возможностей электронного обучения, для обеспечения которых SCORM не был приспособлен. К таким возможностям относятся улучшения в области оценки, интерактивного контента, упорядочивания контента, совместной работы и авторизации (рис. 3).

IMS CC очень гибкий формат. И в отличие от SCORM в котором представлены всего 2 типа объектов: Asset (электронное представление какого-либо учебного ресурса) и SCO (это коллекция из одного или более элемента, может взаимодействовать с СДО), в IMS CC представлены: Web Content, Web Link, Discussion Topic, QTI Assessment, Associated Content, Authorizations Data, QTI Question Bank, которые понимаются на уровне СДО (табл. 1). СС основывается на новой версии IMS Content Packaging - 1.2. За счет этого упаковывается лишь часть контента, а на остальные материалы (веб-ресурсы и приложения) создаются ссылки, что позволяет уменьшить размер пакета по сравнению с версией 1.1.4, на которой основан SCORM.

Moodle	Common Cartridge
Forum	Discussion topic
Quiz	QTI assessment
Link to static web page	Web link or web content
Text page	Web content
Web page	Web content

Таблица 1. Эквиваленты Moodle и Common Cartridge

Различным является и взаимодействие с пользователем. Так в SCORM контент представляет собой «черный ящик», который общается с СДО посредством JavaScript. Common Cartridge изначально понимает, что такое тесты и опросы, поэтому СДО имеет возможность напрямую отслеживать результаты прохождения материала.

В формате Scorm отсутствует стандарт оценки и возможности для поддержки совместного обучения с преподавателями, таким образом в некоторых образовательных сценариях возможностей SCORM не хватает. Расширение возможностей оценки, включая самооценку, имеет ключевое значение для улучшения обучения. Одно из важнейших потенциальных преимуществ онлайнового обучения должно заключаться в состоянии оценить и, самое главное, уметь анализировать результаты этих оценок. IMS QTI (Question and Test Interoperability) представляет стандарт, который позволяет анализировать результаты выполнения тестов. Это имеет большое значение для улучшения процесса оценки.

2.3 Утилиты для преобразования форматов

2.3.1 SCORM 2 CC

Утилита SCORM 2 СС (http://scorm2cc.codeplex.com/) предоставляет возможность конвертирования пакетов SCORM 1.2 и 2004 в IMS Common Cartridge. Программа бесплатна, с открытыми исходными кодами. SCORM 2 CC написана на языке С#, работает в пакетном режиме. Для осуществления преобразования форматов необходимо выбрать папки SCORM и Common Cartridge для импорта и экспорта соответственно (рис.4). Затем поставить или удалить галочки напротив имен файлов и нажать кнопку Run (Выполнить).

Рисунок 4. Интерфейс SCORM 2 CC

Процесс конвертирования SCORM в IMS CC является относительно простым, поскольку оба используют IMS Content Packaging. При наличии нескольких организаций в манифесте SCORM в Common Cartridge переносится только основная. Также переносу не подлежат расширения IMS Content Packaging, такие как правила упорядочивания.

2.4 Выводы

На основе рассмотренных выше данных о стандартах в электронном образовании и системе Moodle можно сделать следующие выводы:

· Поскольку система дистанционного обучения Moodle не позволяет экспортировать курсы в стандартные форматы SCORM и IMS Common Cartridge, актуальна задача конвертирования внутреннего формата Moodle в один из стандартных.

· Начиная с версии Moodle 2.0, релиз которой намечен на лето 2010 года планируется внедрение экспорта в формате IMS CC, поэтому преобразование сохраненных курсов текущей (1.9.8) версии Moodle в формат Common Cartridge не имеет смысла из-за возможности это сделать силами новой версии системы.

· Поддержка экспорта курсов в формате SCORM не планируется в новой версии. Но ввиду популярности данного формата для распространения электронных курсов, а также большого количества SCORM-совместимых систем, имеет смысл создание программы для преобразования формата Moodle в SCORM.

· Учитывая акцентирование внимания разработчиков стандартов на различных аспектах электронного обучения, оба формата имеют право на существование. IMS Common Cartridge лучше подходит для онлайновых курсов, требующих активного общения учеников и преподавателей. SCORM же удовлетворяет основным требованиям курсов, подразумевающих в основном самостоятельное изучение материала.

· Существует возможность преобразования формата SCORM в IMS Common Cartridge, что должно положительно сказаться на темпах внедрения в системы дистанционного обучения поддержки формата IMS, как обладающего более широкими возможностями, чем SCORM.

3. Реализация

3.1 Анализ задания и выбор технических средств

В качестве целевого формата для конвертирования курсов СДО Moodle был выбран формат SCORM 2004 (далее при написании SCORM будет подразумеваться 2004, если версия не указана явно) по нескольким причинам:

· широкая распространенность

· большое количество SCORM-совместимых систем

· экспорт курсов в формате IMS Common Cartridge планируется в версии 2.0

Для создания конвертора использовался язык программирования высокого уровня Java совместно с бесплатным средством разработки приложений Eclipse Java EE IDE. Вышеназванный инструментарий обеспечил все необходимые для данной работы функции.

3.1.1 Java

Java -- объектно-ориентированный язык программирования, разработанный компанией Sun Microsystems. Программы на Java транслируются в байт-код, выполняемый виртуальной машиной Java (JVM) -- программой, обрабатывающей байтовый код и передающей инструкции оборудованию как интерпретатор, но с тем отличием, что байтовый код, в отличие от текста, обрабатывается значительно быстрее.

Достоинство подобного способа выполнения программ -- в полной независимости байт-кода от операционной системы и оборудования, что позволяет выполнять Java-приложения на любом устройстве, для которого существует соответствующая виртуальная машина. Другой важной особенностью технологии Java является гибкая система безопасности благодаря тому, что исполнение программы полностью контролируется виртуальной машиной. Любые операции, которые превышают установленные полномочия программы (например, попытка несанкционированного доступа к данным или соединения с другим компьютером) вызывают немедленное прерывание.

3.1.2 Eclipse

Eclipse -- свободная интегрированная среда разработки модульных кроссплатформенных приложений. Развивается и поддерживается Eclipse Foundation.

Eclipse -- в первую очередь полноценная Java IDE, нацеленная на групповую разработку. В силу бесплатности и высокого качества, Eclipse во многих организациях является корпоративным стандартом для разработки приложений.

Второе назначение Eclipse -- служить платформой для разработки новых расширений, чем он и завоевал популярность: любой разработчик может расширить Eclipse своими модулями. Уже существуют C/C++ Development Tools (CDT), разрабатываемые инженерами QNX совместно с IBM, и средства для языков COBOL, FORTRAN, PHP и пр. от различных разработчиков. Множество расширений дополняет среду Eclipse менеджерами для работы с базами данных, серверами приложений и др.

Eclipse написана на Java, потому является платформо-независимым продуктом, за исключением библиотеки SWT, которая разрабатывается для всех распространённых платформ. Библиотека SWT используется вместо стандартной для Java библиотеки Swing. Она полностью опирается на нижележащую платформу (операционную систему), что обеспечивает быстроту и натуральный внешний вид пользовательского интерфейса, но иногда вызывает на разных платформах проблемы совместимости и устойчивости приложений.

Eclipse поддерживает следующие операционные системы и архитектуры:

· AIX (PPC/Motif)

· FreeBSD (x86/GTK 2)

· HP-UX (HP9000/Motif)

· GNU/Linux (x86/GTK 2)

· GNU/Linux (x86-64/GTK 2)

· GNU/Linux (PPC/GTK 2)

· GNU/Linux (IA-64/GTK 2)

· GNU/Linux (x86/Motif)

· Mac OS X (Mac/Carbon)

· QNX (x86/Photon)

· Solaris 8 (SPARC/GTK 2)

· Solaris 8 (SPARC/Motif)

· Microsoft Windows (Win32, Win64)

В данной работе использовалась Eclipse версии 3.5 (рис. 5).

Рисунок 5. Eclipse в MS Windows XP SP3

3.2 Конвертор Moodle в SCORM

3.2.1 Описание и системные требования

Программа-конвертер осуществляет преобразование резервных копий СДО Moodle в формат SCORM. Полученные данные можно использовать в любой SCORM совместимой системе. Особенности функционирования программы, а также ограничения по преобразованию некоторых элементов Moodle указаны в последующих разделах.

Данная программа не требует установки. Для ее запуска необходима операционная система Windows или Linux, с установленным JRE(Java Runtime Environment 6). Для создания резервных копий курсов рекомендуется версия СДО Moodle 1.8 или выше.

3.2.2 Схема файловой организации

На рисунке 6 показана структура файловой организации программы. Назначение элементов организации следующее:

· M2S.jar - исполняемый файл программы;

· /templates - в данной папке содержатся файлы xsd и dtd используемые для обеспечения соответствия сгенерированных программой файлов xml стандартам;

· /scripts - файлы JavaScript, необходимые для реализации функций SCORM API;

· /data - папка, содержащая 2 подкаталога

o /Moodle - в данной папке находится разархивированный курс Moodle. При этом moodle.xml должен находится в корне папки.

o /Scorm - в данной папке создается Scorm копия курса из соседнего каталога Moodle. Для распространения курса необходимо создать ZIP архив содержимого.



Рисунок 6. Схема файловой организации конвертора курсов.

3.2.3 Структура

Рисунок 7. Структура программы

Программа состоит из нескольких пакетов (рис. 7), которые реализуют определенные функции:

· moodle2scorm - основной блок программы, реализует пользовательский интерфейс, обеспечивает его взаимодействие с внутренними модулями и определяет алгоритм работы программы (рис. 8);

· listeners - в данном модуле находятся слушатели событий, происходящих вследствие взаимодействия пользователя с графическим интерфейсом;

· moodle и mods - содержит правила разбора файла moodle.xml, в котором содержится информация о структуре и организации курса;

· scorm - содержит элементы организации файла imsmanifest.xml.

· utils - содержит правила преобразования. Также здесь находятся классы отвечающие за копирование необходимых файлов ресурсов, создания HTML страниц, а также файлов JavaScript, необходимых для функционирования некоторых элементов курса и реализации функций SCORM API.

Рисунок 8. Структура главного файла приложения Main.java

3.2.4 Принцип работы программы

Работа программы заключается в создании элементов SCORM, повторяющих функциональность соответствующих элементов курса Moodle. После инициации пользователем процесса конвертирования программа выполняет следующие действия:

· из файла moodle.xml извлекаются сведения о названии и организации курса, вопросы для тестов. Затем производится сканирование всех элементов курса и данные о них заносятся в память.

· следующим этапом является создание ресурсов SCORM. Для этого на основе данных, полученных во время разбора moodle.xml создаются веб- страницы. Исключаются из разбора элементы «форум» и «чат», а также отмеченные пользователем (если таковые имеются). Полученные веб-страницы группируются в папки соответственно темам в Moodle. Создаются JavaScript файлы необходимые для реализации SCORM API, а также специфические - для повторения функционала Moodle (например, для теста или лекции). Файлы ресурсов (видео, аудио, изображения) копируются в папку SCORM пакета. Параллельно с созданием ресурсов формируется файл организации SCORM пакета - imsmanifest.xml.

· после окончания работы программа уведомляет об этом пользователя. Для окончательного формирования SCORM - пакета необходимо содержимое папки «[путь к папке конвертора]/data/Scorm/» заархивировать в ZIP файл. Теперь данный файл можно будет открыть в любой SCORM совместимой системе.

3.2.5 Структура резервной копии курса Moodle

Обобщенно файловая структура курса Moodle представлена на рисунке 9. Основой организации является файл moodle.xml.



Рисунок 9. Файловая структура курса Moodle

3.2.5.1 Структура moodle.xml

Файл moodle.xml содержит всю информацию о курсе (рис. 10), причем большое количество этой информации либо непереносимо в SCORM, либо имеет значение только для СДО Moodle. Корневой элемент файла содержит 3 узла, из которых при конвертации используется только <COURSE>, содержащий следующие вложенные узлы:

· <HEADER> - переносятся данные о названии и описание курса;

· <BLOCKS> - данные об организации интерфейса Moodle, игнорируются;

· <SECTIONS> - здесь содержатся сведения об организации курса, на их основе строится структура каталогов SCORM пакета и структура файла манифеста imsmanifest.xml;

· < QUESTION_CATEGORIES> - переносятся вопросы для тестов;

· <MODULES> - включает в себя подробные сведения о каждом элементе курса. Переносятся все данные (за исключением элементов «чат» и «форум», а также отмеченных пользователем) и на их основе создаются файлы HTML и при необходимости JavaScript.

· <USERS> - информация о пользователях, игнорируются

· <GROUPS> - информация о группах, игнорируется



Рисунок 10. moodle.xml

3.2.6 Внутренняя организация SCORM

3.2.6.1 Пакет учебного материала

Сами по себе учебные материалы не могут быть применены в обучающих системах, которые построены в соответствии со стандартом SCORM. Для того, чтобы эти материалы могли быть использованы, их необходимо собрать в Пакет учебного материала(Content Package).

Цель данных пакетов заключается в предоставлении стандартного способа обмена учебным материалом между различными системами и утилитами. Пакет учебного материала также предоставляет место для описания структуры и предполагаемой последовательности материала обучения. Пакет учебного материала (рис. 11) содержит два основных элемента:

1. XML-файл, содержащий информацию о структуре учебного материала и ассоциированных ресурсах. Этот файл называется файлом манифеста (“ imsmanifest.xml ”).

2. Физические файлы, являющиеся непосредственно учебным материалом.

Рисунок 11. Концептуальная схема пакета учебного материала

3.2.6.2 Структура imsmanifest.xml

Файл imsmanifest.xml содержит всю информацию об организации пакета SCORM (рис. 12).

Рисунок 12. Файл imsmanifest.xml

Он формируется после завершения создания всех необходимых ресурсов. Корневой узел <manifest> имеет следующие вложенные узлы:

· <metadata> - содержит информацию о версии SCORM;

· <organizations> - содержит вложенный узел <organization> (их может быть несколько), в который в свою очередь вложены <item>, узлы которые представляют определенный элемент курса. Уровней вложения <item> может быть несколько. Образованное этими узлами дерево с корнем в <organizations> образует структуру организации учебного материала (рис. 13);

Рисунок 13. Организация учебного материала

· <resources> - содержит вложенные узлы <resource>, в которых указываются тип ресурса и ссылки на внешние файлы. Каждый такой ресурс должен иметь уникальный в пределах пакета идентификатор, по которому и производится привязка к конкретному разделу в пакете.

3.2.6.3 SCORM API

Для того чтобы преобразованный курс SCORM мог быть использован в совместимой СДО, элементы SCO должны в обязательном порядке осуществлять вызов 2 функции SCORM API:

· Initialize() - инициализация СДО;

· Terminate() - завершение работы (имеется ввиду разрыв взаимодействия SCO и СДО)

Данные функции создаются конвертором для каждого элемента SCO и располагаются в обработчиках событий «onLoad» и «onUnload» узла <BODY>. Пример обработчика события «onLoad»:

function loadPage()

{

var result = doLMSInitialize();

var status = doLMSGetValue( "cmi.core.lesson_status" );

if (status == "not attempted")

{

// the student is now attempting the lesson

doLMSSetValue( "cmi.core.lesson_status", "incomplete" );

}

exitPageStatus = false;

startTimer();

}

Полный список функций SCORM API можно увидеть на рисунке 14.



Рисунок 14. Функции SCORM API

Для отслеживания продвижения пользователя по курсу существуют 2 функции SCORM API: GetValue() и SetValue() (рис. 15). Первым аргументом в данных функциях является элемент модели данных, полное описание которой содержится в стандарте SCORM RTE (Run-Time Enviroment). Данные функции создаются в процессе формирования конвертором ресурсов курса.

Рисунок 15. Взаимодействие с СДО

3.2.7 Элементы Moodle подлежащие конвертации в Scorm

При конвертировании электронного курса Moodle в Scorm существуют некоторые ограничения (табл. 2). Их необходимо знать при создании курса в Moodle с последующей перспективой распространения данного курса для использования в SCORM совместимых системах. Данные ограничения применимы к текущей версии конвертора, так что в дальнейшем некоторые из них могут быть преодолены. В столбце «Возможно конвертирование в SCORM» таблицы 2 возможность конвертирования для некоторых элементов представлена в виде: «реализовано (возможно теоретически)».

Элемент Moodle	Возможно конвертирование в SCORM	Ограничения, накладываемые при преобразовании
Ресурс	да	Без ограничений
Лекция	да	Без ограничений
Глоссарий	нет (да, с ограничениями)
База данных	нет (да, с ограничениями)
Тест	да	Без ограничений
Задание	да	Не поддерживается ответ в виде файла
Форум	нет
Чат	нет
Опрос	да	Без ограничений
Анкета	да	Без ограничений
Wiki	да	Возможны проблемы с оформлением

Таблица 2. Ограничения преобразования Moodle в SCORM

3.2.8 Разработка и реализация графического интерфейса

Интерфейс программы реализуется при помощи библиотеки классов Java, основанных на peer-интерфейсах, которая называется AWT (Abstract Window Toolkit). При выводе объекта, созданного в приложении Java и основанного на peer-интерфейсе, на экран создается парный ему (peer-to-peer) объект графической подсистемы операционной системы, который и отображается на экране. Эти объекты тесно взаимодействуют во время работы приложения. Поэтому графические объекты AWT в каждой графической среде имеют вид, характерный для этой среды. Окна, созданные в AWT, выглядят как "родные" окна операционной системы.

Интерфейс программы достаточно прост (рис. 16). Здесь присутствует поле ввода имени курса, которое будет использоваться в качестве имени папки для хранения содержимого курса при преобразовании. Далее присутствуют опции выбора элементов курса Moodle, подлежащих преобразованию в формат SCORM.

Следует отметить, что опции «Чат» и «Форум» неактивны и призваны показать, что ввиду внутренних ограничений, накладываемых форматом SCORM, преобразование данных элементов не представляется возможным. Опции «Глоссарий» и «База данных» являются активными из-за теоретической возможности реализации преобразования с некоторыми ограничениями, однако на данный момент они не влияют на процесс преобразования.

Последними элементами являются 2 кнопки: «Конвертировать» и «Выход». Они осуществляют соответствующие действия. При завершении конвертирования программа уведомит об этом пользователя (рис. 17).

Рисунок 16. Пользовательский интерфейс конвертора

Рисунок 17. Уведомление о завершении конвертирования

3.2.9 Тестирование

В качестве исходного курса для конвертирования взят курс «Демонстрация возможностей Moodle» (рис. 18), доступный на сайте http://demo.moodle.net/. Разархивированный курс помещается в надлежащую папку конвертора ([путь к папке конвертора]/data/Moodle/), затем производится конвертирование курса в формат SCORM, получившиеся файлы упаковываеются в ZIP-архив. Полученный курс загружается в Moodle или любую другую SCORM-совместимую систему (рис. 19).

Рисунок 18. Исходный курс



Рисунок 19. Преобразованный курс

3.2.10 Перспективы развития

Созданная в результате проделанной работы программа представляет собой инструмент конвертирования самых актуальных элементов СДО Moodle, таких как «Лекция», «Тест», «Задание», «Ресурс». Тем не менее, программа может продолжать развиваться по следующим направлениям:

· Дизайн представления учебного материала. Данный пункт подразумевает использование различных схем оформления веб-страниц, представляющих обучающий материал в SCORM.

· Расширение функциональных возможностей. Сюда входит реализация возможностей конвертирования элементов «Глоссарий» и «База данных», добавление пакетного режима обработки множества курсов Moodle, расширение пользовательских настроек приложения, а также информативности и функциональности пользовательского интерфейса. Также возможна реализация преобразования курсов Moodle в версию SCORM 1.2. Автоматизация работы программы.

3.3 Выводы

В процессе создания программы-конвертора курсов, а также после исследования структуры пакета SCORM и внутреннего формата Moodle были сделаны следующие выводы:

· конвертирование курсов СДО Moodle в SCORM-пакеты возможно с некоторыми функциональными ограничениями;

· для создания обучающего курса в формате SCORM не обязательно прибегать к помощи специализированных средств. Достаточно создать курс в СДО Moodle, используя допустимые элементы, и преобразовать его в формат SCORM;

· ограничения при преобразовании обусловлены ориентацией формата SCORM в основном на самостоятельное обучение;

· так как конвертор написан на языке Java, его можно использовать в различных операционных системах, что является одновременно и достоинством и необходимостью, ввиду платформонезависимости СДО Moodle.

4. Заключение

В данной дипломной работе были исследованы стандарты в области распространения электронных курсов, проведено их сравнение. Был рассмотрен формат сохранения курсов СДО Moodle, а также возможности его преобразования в стандартные форматы. По всем вышеозначенным пунктам были сделаны соответствующие выводы. Поскольку цели развития СДО Moodle включают реализацию возможности экспорта курсов в IMS Common Cartridge, то для разрабатываемой программы-конвертора был выбран формат SCORM 2004. В процессе разработки были обозначены ограничения конвертирования в формат SCORM. Разработан графический интерфейс для конвертора. Конечным результатом разработки программы явилось преобразование курса Moodle в формат SCORM и обратная загрузка его в Moodle уже в качестве SCORM-пакета.

5. Охрана труда

5.1 Исследование возможных опасных и вредных факторов при эксплуатации ЭВМ и их влияния на пользователей

5.1.1 Введение

Охрана труда - это система законодательных актов, социально-экономических, организационных, технических, гигиенических и лечебно-профилактических мероприятий и средств, обеспечивающих безопасность, сохранение здоровья и работоспособности человека в процессе труда.