CC BY
29
Практический опыт разработки электронных учебных пособий на базе технологий компании Microsoft
С.А. Сушков, Поволжская государственная социально-гуманитарная академия, доцент кафедры информационно-коммуникационных
технологий, ssa@pgsga.ru
Авторами при планировании проекта по созданию мультимедийного образовательного ресурса был сделан выбор на исключительное использование технологий компании Microsoft. Эксперимент показал, что применение прикладного программного обеспечения и инструментальных сред, входящих в подписку по программе MSDN Academic Alliance, позволяет выполнить полный цикл работ по созданию электронных средств учебного назначения. Результаты эксперимента, а также полученный практический опыт, позволяют рекомендовать включать обучение технологиям Microsoft в учебные программы педагогических специальностей, с точки зрения экономической и дидактической эффективности.
Интеграция авторизованных программ в области ИКТ
и академического обучения
В настоящее время во всем мире происходит активное развитие систем образования и обучения, направленное на повышение их эффективности, доступности и непрерывности. Сложность и многообразие существующих методик, специфика предметных областей и национальных особенностей, масштаб интеграционных процессов и другие факторы требуют выработки новых подходов по оценке текущей ситуации и анализу последствий принимаемых решений в сфере образования.
На предприятиях промышленности и сферы услуг в последнее время также наблюдаются серьезные изменения, связанные с активным внедрением концепции непрерывного образования и переходом к «экономике, основанной на знаниях». Решение этой задачи должно проходить на всех уровнях, включая федеральные проекты по развитию соответствующей инфраструктуры, а также повышение качества образования в школах, ссузах и вузах, на базе постоянной модернизации учебных программ и учебно-методического обеспечения.
За последние годы значительно выросло число людей, работающих в сфере информационных технологий, а в ближайшее десятилетие и все остальные соприкоснутся с этой областью в той или иной степени. Это обстоятельство ставит перед вузами дополнительную задачу формиро-
вания реально востребованных ИКТ-компетенций у будущих и действующих специалистов. В настоящее время происходит активное реформирование систем ИТ-образования, которое во многом вызвано стремлением представителей бизнес-сообщества максимально сократить затраты и время адаптации выпускников учебных заведений для выполнения производственной деятельности.
Данная задача может найти эффективное решение в интеграции авторизованных программ ведущих вендоров ИКТ и академического обучения. Подобная интеграция систем академического и профессионального обучения может быть внедрена как на уровне системы квалификационных и образовательных стандартов, так и на уровне образовательных программ СПО, ВПО, ДПО. Сегодня же подобная интеграция строится в основном на дополнении преподавателями стандартного учебного курса или другой образовательной активности.
Одним из действующих эффективных проектов в области интеграции авторизованных программ и академического обучения в области ИКТ является программа Microsoft IT Academy. Это инновационный проект партнерства в сфере ИКТ-образования между учебными заведениями и корпорацией Microsoft, консолидирующий передовые технологии управления знаниями на базе компетентностного подхода, методы сбалансированного дистанционного и очного обучения, концепцию непрерывного образования, международное признание и мобильность в русле ключевых идей Болонского процесса. Реализация проекта способствует повышению качества и открытости современного образования в условиях постоянного развития информационно-коммуникационных технологий.
Поволжская государственная социально-гуманитарная академия летом 2009 г. стала участником программы Microsoft IT Academy на базе кафедры информационно-коммуникационных технологий в образовании.
Академия информационных технологий Microsoft (Microsoft IT Academy) является международным образовательным проектом компании Microsoft. Данный проект стартовал в январе 2003 года, и сейчас в нем уже участвуют более двух тысяч образовательных учреждений во всем мире, из которых 150 в России. Поволжская государственная социально-гуманитарная академия является одним из трех вузов в Самарской области, участвующим в программе Microsoft IT Academy. Участие в проекте связано, не только с желанием самого учебного заведения, но и его соответствием повышенным требованиям организаторов проекта.
Участие ВУЗа в программе Microsoft IT Academy предоставляет студентам возможность, еще учась в ВУЗе, получить профессиональные знания и навыки работы с новейшими и востребованными на IT-рынке
технологиями и программными продуктами, доказать будущим работодателям свою высокую мотивацию и способность к обучению, подтвержденные сертификатом Microsoft IT Academy.
Несмотря на многогранность программы Microsoft IT Academy, не все направления реализуются отечественными вузами с одинаковым успехом. На это есть ряд объективных причин, часть которых связаны с языковым барьером, а также с нерешенными организационными и законодательными вопросами. Тем не менее, основные направления программы Microsoft IT Academy эффективно реализуются в вузах, и последних с каждым годом все больше присоединяется к проекту.
По отзывам участников программы наиболее востребованными ресурсами Microsoft IT Academy являются доступ к лицензионному программному обеспечению (пакет Microsoft Office для использования в учебном процессе) и включенная подписка MSDN Academic Alliance.[1]
Описание проекта по созданию электронного средства
учебного назначения
По гранту РГНФ (10-01-12153 в) в рамках проекта по созданию электронной информационно-исследовательской базы (ЭБД), который включал целый ряд работ, стояла задача разработки программной оболочки просмотра мультимедиа контента. В основу контента легли полевые материалы из архива профессора Е.А. Ягафовой, собранные в 19952007 гг. в более чем 300 селениях Урало-Поволжья: в Самарской, Оренбургской, Ульяновской областях, Республиках Татарстан, Башкортостан, Чувашской и Удмуртской Республиках. Материалы были представлены аналоговыми аудио- и видеозаписями, а также фотографиями на 35мм пленке, которые на одном из ранних этапов проекта были переведены в цифровой формат с использованием профессионального и полупрофессионального оборудования.[2]
База данных предназначена для научных исследований в области этнографии, антропологии, фольклористики, музыковедения, религиоведения и т.д., может использоваться в образовательной сфере в области гуманитарных и социальных наук, искусствознания, в просветительской деятельности общественных организаций, культурных и образовательных учреждений.
На первом этапе при описании прототипа ЭБД был произведен анализ имеющихся аналоговых материалов, определены основные функциональные возможности и операции над данными. На основе разработанной структуры информационного ресурса было создано формализованное описание всех элементов базы данных и их связей, которые были закодированы с использованием реляционной модели. Несмотря на очевидную иерархичность структуры информационного ресурса, выбор реляционной модели позволял сократить расходы на этапе заполнения
базы данных и существенно сократить время на разработку программной оболочки для редактирования за счет использования СУБД прикладного уровня Microsoft Access 2010. Были определены основные способы навигации в ЭБД: прямая навигация по иерархической структуре информационного ресурса; режим поиска с использованием фильтров по категориям и ключевым словам.
Для создания поиска в рамках программы по заполнению базы данных был разработан программный модуль, который автоматически на основе названия и аннотаций материалов генерировал список ключевых слов, который в свою очередь методом интеллектуальной агрегации формировал общий словарь ключевых слов. Общий словарь и списки ключевых слов в ходе заполнения базы данных также подвергались ручной проверке и редактированию.
В завершение этапа проектирования структуры информационного ресурса в СУБД Microsoft Access 2010 с использованием программного кода VisualBasic for Application (VBA) была создана программа для заполнения базы данных. Для запуска редактора базы данных на ПК требовалось установить бесплатную среду выполнения (runtime) Microsoft Access 2010.
Полученная после заполнения база данных в формате Microsoft Access в ходе компиляции проекта проходила дополнительную валида-цию и проверку на ссылочную целостность. Для этого специально была написана служебная программа, которая составляла отчет об ошибках. После исправления всех найденных ошибок база данных конвертировалась в XML-файл.
При разработке программной оболочки информационного ресурса были учтены принципы масштабирования и кроссплатформенности. Т.к. база данных содержала мультимедийные элементы большого размера, а также в последующем планировалось размещение ресурса в глобальной сети Интернет, был сделан выбор в пользу технологии Microsoft Silverlight 4. Microsoft Silverlight — это программная платформа, включающая в себя плагин для браузера, который позволяет запускать приложения, содержащие анимацию, векторную графику и аудио-видео ролики. Конкурирующая технология Adobe Flash была отклонена после проведения системного анализа, который показал некоторое технологическое превосходство Microsoft Silverlight.
При разработке дизайна, а также обработке аудио- и видеоматериалов, использовалась Microsoft Expression Studio 4, которая включала ряд инструментальных средств: Expression Web, Expression Blend, Expression Design, Expression Encoder.
Основная страница-контейнер приложения была создана в Microsoft Expression Web 4 с использованием языка HTML и CSS-стилей. Она
содержит фоновую картинку и ответственна за правильное позиционирование приложения в окне браузера. Кроме этого данная страница содержит программный скрипт, который перед запуском основного приложения позволяет пользователю в случае отсутствия установить на ПК плагин Microsoft Silverlight.
Каждый элемент дизайна сначала проектировался на бумаге, потом с помощью Microsoft Expression Design 4 создавалась векторная иллюстрация, и далее в зависимости от требований, либо экспортировалась в Microsoft Expression Blend 4, где элементам добавлялась анимированная реакция на действия пользователя, либо переводилась в растровый формат.
В интерфейсе программной оболочки кроме вводного были выделены четыре основных типа разделов и разработаны соответствующие шаблоны.
1) «Главная» - вводный раздел, который содержит основную информацию о ЭБД и служит отправной точкой в навигации по ресурсу. Данный раздел снабжен анимированными вставками при выборе соответствующих разделов.
2) Раздел просмотра фотографии. Основной частью шаблона данного раздела является контентная область, где происходит просмотр фотоизображений. Т.к. данная область имеет размерность 720x576 пикселов, то для отображения фотоматериалов было решено использовать технологию Microsoft Deep Zoom, которая предоставляет возможность интерактивно просматривать изображения с высоким разрешением.
3) Раздел прослушивания аудиозаписи. Основной частью шаблона данного раздела является программный медиа плеер, который воспроизводит аудиозаписи в формате WMA. Создание плеера включало разработку дизайна и основного функционала (начало воспроизведения, пауза, отображение общей длительности записи и текущего времени воспроизведения символами и положением маркера на слайдере, быстрая «перемотка» с помощью перемещения маркера, регулировка уровня громкости, включение/выключение звука).
4) Раздел просмотра видеозаписи. Основной частью шаблона данного раздела является программный медиа плеер, который воспроизводит видеозаписи DVD-разрешения без потери качества (720x576 пикселов) в формате WMV. Дизайн и основной функционал были заимствованы из шаблона раздела прослушивания аудиозаписи для удобства пользователей и соблюдения однообразия интерфейса.
5) Раздел поиска. Содержит строку поиска по ключевым словам и блок дополнительных фильтров. Результаты выборок представлены в виде списка элементов, который позволяет быстро перейти в соответ-
ствующий раздел для их просмотра. Поиск осуществляется по технологии LINQ to XML.
В ходе разработки прототипа информационного ресурса создана система помощи в форме контекстных подсказок и разработан инсталлятор программных модулей и мультимедиа-кодеков. На базе цифровых фотографий, графических иллюстраций и звуковых фрагментов были созданы мультимедиакомпоненты, которые были размещены в файловой структуре информационного ресурса и связаны с соответствующими элементами базы данных.
Для реализации технологии Deep Zoom все фотоизображения после их оцифровки были обработаны с помощью бесплатного программного средства Microsoft Deep Zoom Composer (версия 1.0.1945.1), которое из каждой фотографии генерировал так называемую «пирамиду изображения». Формат файла, используемый для доступа к пирамиде изображения, использует XML-схемы, которые обрабатываются элементом управления MultiScaleImage в XAML (англ. eXtensible Application Markup Language - расширяемый язык разметки приложений)
Каждый из фото-, видео- и аудиофрагментов в ходе размещения в ЭБД аннотировался по краткой и развернутой схемам. Краткая схема представляет собой название фрагмента, а развернутая аннотация давала дополнительные сведения о точном месте фиксации материала (область/республика, район, селение), этнографических особенностях материала, времени его фиксации, а также авторе материала.
Разработка всей программной логики велась на языке VisualBasic .NET. Для написания кода использовалась свободно распространяемая интегрированная среда разработки Microsoft Visual Studio 2010 Express.
Для работы с технологией Silverlight были дополнительно использованы:
1. Инструменты Microsoft Silverlight 4 для Visual Studio 2010, включающие надстройку и обязательные файлы Visual Studio 2010 для разработки приложений Silverlight 4 и служб RIA.
2. Пакет SDK Microsoft® Silverlight™ 4, который предоставляет библиотеки и инструменты для разработки приложений Silverlight.
3. Silverlight 4 Toolkit - расширенная коллекция элементов управления. Для более наглядного редактирования пользовательского интерфейса приложения также использовался Microsoft Expression Blend 4.
На завершающем этапе работ над ЭБД были скомпилированы две редакции программного обеспечения: для распространения на DVD-диске, а также для публикации информационного ресурса в сети Интернет. При этом были использованы Microsoft Web Server 2008 R2 и Internet Information Services 7.0.
Выводы
Как показал опыт, применение инструментальных средств, доступных вузам по программе MSDN Academic Alliance, позволяет выполнить полный цикл работ при создании электронных средств учебного назначения: начиная со стадии проектирования, разработки и кончая публикацией готового продукта.
Немаловажно для будущих педагогов то, что указанные технологии доступны для изучения в школе. Для этого существует специальная среда Microsoft Small Basic - это проект, призванный вернуть элементы игры в программирование. При помощи простого для изучения языка программирования, встроенного в привлекательную и дружественную среду разработки, он становится идеальным как для детей, так и для взрослых. Small Basic позволяет начинающим сделать первые шаги в программировании, опираясь на необходимый минимум концепций, чтобы опустить барьер для начала обучения как можно ниже. Далее, т.к. Small Basic базируется на платформе Microsoft .NET, обучающийся сможет бесшовно перейти на изучение полноценных сред и языков программирования.
Полученные нами результаты позволяют рекомендовать включить в образовательную программу подготовки студентов педагогических специальностей изучение технологий компании Microsoft. Это позволит обеспечить рабочие станции в аудиториях и домашние персональные компьютеры обучающихся современными средствами разработки, а также поднять учебный процесс на новый качественный уровень с минимальными финансовыми затратами.
Литература
1. Сушков С.А. Реализация традиционных образовательных программ в рамках Microsoft IT AcademyV/Тр. Второй всероссийской научно-практической конференции «Интегративный характер современного математического образования». - Самара: ПГСГА, 2009. - С.296-300
2. Сушков С.А., Ягафова Е.А. Опыт создания мультимедийного информационного ресурса «Народы Урало-Поволжья».//Тр. Третьей международной научно-практической конференции «Электронная Казань - 2011». - Казань: Юниверсум, 2011. - С.242-245.
