Современный уровень развития информационных и коммуникационных технологий позволяет создавать высокоэффективные сетевые системы электронного обучения (СЭО), реализующие основные принципы личностно-ориентированного (индивидуализированного) подхода к организации учебного процесса. Внедрение в образовательный процесс СЭО требует решения ряда проблем, связанных с различными аспектами их функционирования: организационными, ресурсными, информационными, дидактическими.
В рамках настоящей статьи рассматривается одна из важнейших составляющих информационного аспекта функционирования СЭО – модели декомпозиции, организации хранения, сборки и представления обучающимся учебного контента [5] с целью реализации процессов адаптивного управления индивидуализированным электронным обучением [8]. Современные технологии управления адаптивным электронным обучением позволяют реализовать эффективный учебный процесс с использованием мультимедийного контента, в состав которого включены: гипертекст с таблицами, статической и анимированной графикой, видео и аудиоданными. При этом основной проблемой в современных СЭО является выбор метода декомпозиции и организации хранения исходного учебно-методического материала, а также последующей динамической сборкой мультимедийного контента для предоставления его обучающимся.
Модели структуризации, декомпозиции, организации хранения и обработки учебного контента в системах электронного обучения
Для организации хранения и предоставления доступа различных категорий пользователей к учебно-методическим материалам (УММ) в сетевых СЭО получили широкое применение подходы, в основу которых положены:
а) организация хранения учебной информации и предоставления ее пользователям в виде единого электронного документа;
б) организация хранения учебной информации и предоставления ее пользователям в виде гипертекстового документа;
в) организация доступа к учебной информации с использованием баз данных;
г) организация хранения учебной информации с использованием баз данных.
Их подробное описание с указанием достоинств и недостатков было приведено в работе [5]. Как показала практика, наиболее перспективной и эффективной с точки зрения реализации процессов массового адаптивного управления электронным обучением в учебных заведениях различного уровня [8] является модель представления и организация хранения в базе данных декомпозированных УММ с обработкой информации на основе объектно-ориентированного подхода. При этом современные информационные коммуникационные технологии требуют модификации разработанных ранее моделей и методов представления, хранения и обработки учебного контента. В частности, информационные ресурсы интернет, а также ранее созданных систем компьютерного обучения могут быть интегрированы в единое информационное пространство. При этом базовые объекты (объекты «нулевого» уровня) структурированной и декомпозированной до «атомарного» уровня учебно-методической информации (УМИ) с точки зрения их дальнейшего использования в сетевой СЭО должны быть дополнены методами поиска и определения семантического подобия (сравнения) учебного контента (блока данных) объекта первого уровня и, информационных ресурсов, размещенных во внешней среде [2].
Рис. 1. Структура объекта «нулевого» уровня
Очевидно, что класс объектов нулевого уровня (рис. 1) – это минимальные неделимые единицы УМИ, обусловленные используемыми технологиями их хранения в СЭО. Они включают: блок данных (основную информационную часть объекта) 
, позволяющий хранить целостные смысловые фрагменты УМИ (здесь g – текстовая (гипертекстовая) информация; p – статическая графическая информация (изображения); v – анимированная графическая и видеоинформация; a – аудиоданные, а также набор связанных с блоком данных контрольно-измерительных материалов H); некоторую дополнительную информацию о содержании объекта «нулевого» уровня I0 (основные и дополнительные метаданные); методы объекта «нулевого» уровня M0. Методы «Поиск» и «Сравнение» призваны искать во внешней среде информацию Dalt, дополняющую основную информационную часть объекта нулевого уровня (дополнительные данные). В СЭО в объекте «нулевого» уровня не хранятся ни дополнительные данные Dalt, ни ссылки на них Dalt′. Методы поиска и сравнения позволяют в процессе работы СЭО найти в внедрить указанные данные в дочерние объекты.
Класс объектов «первого» и последующих уровней (рис. 2)
упорядоченный (скомпонованный) УММ, состоящий из совокупности k объектов n-го уровня и интегрированной с ним УМИ Dalt (ссылок на УМИ Dalt′) найденных во внешней информационной среде с использованием соответствующих методов объектов нулевого уровня (методы поиска и семантического сравнения). Назначение объектов n-го уровня – операции над данными (структурирование и сборка и интеграция данных) на основе принадлежащих объектам методов Mn.
При использовании в СЭО сложных графических, видео- или аудиоматериалов и необходимости ссылки в процессе изучения на их отдельные фрагменты следует создать с СЭО новый класс базовых объектов 
с применением технологии карт разметки графических образов [6, 7]. Дочерний объект «первого» уровня 
непосредственно связан с родительским объектом O0 и содержит данные F, представленные как совокупность K областей. В случае статических и анимированных изображений это геометрические области (прямоугольные, круглые и полигональные) на основе карт разметки. В случае видео- или аудиофрагментов – временные интервалы или блоки данных, выделенные в процентном (долевом) измерении в общем векторе данных. Основная информационная часть дочернего объекта 
будет представлена как
.
Следующий класс объектов – агрегативные учебные модули (АУМ)
– сформированный для изучения обучающимися учебный контент, включающий N уровней объектов и дополненный методами управления контентом. При этом между объектами 
устанавливаются связи 
. Таким образом, как автономный АУМ (скомпилированный АУМ, содержащий всю необходимую для достижения заданной цели обучения УМИ и процедуры ее обработки), так и сетевой АУМ (АУМ, формируемый непосредственно при интерактивном взаимодействии обучающегося с СЭО с использованием технологии адаптивной сборки УМИ) генерируются как упорядоченный набор объектов 
, хранимых в базе данных СЭО 
, т.е.
.
Иерархическая модель сборки АУМ на базе использования объектной технологии управления контентом показана на рис. 3.
Рис. 2. Структура объекта «первого» уровня
Рис. 3. Иерархическая модель сборки АУМ из объектов УМИ в СЭО
Объектная технология управления контентом, основанная на иерархической модели, является наиболее эффективной с точки зрения хранения УМИ, ее обработки и сборки в АУМ для представления пользователю УММ и позволяет реализовать адаптивную технологию обучения, а также эффективный контроль учебных достижений обучающихся [9]. Однако сам процесс разбиения материала на объекты O0, присвоение им определенных свойств и проектирование сценария обучения является достаточно трудоемкой и наукоемкой задачей, требующей длительной работы высококвалифицированных специалистов (инженеров по знаниям). Это на начальном этапе создания СЭО существенно уменьшает выигрыш во времени и преимущества от последующего снижения трудоемкости процесса автоматизированной сборки АУМ [1]. Положительной стороной иерархической модели является то, что все объекты, находящиеся на одной ветви графа, имеют хотя бы один схожий признак, а дочерние объекты, находящиеся на вышестоящих уровнях, наследуют свойства и методы родительских объектов, находящихся на нижестоящих уровнях. Недостатком является то, что в процессе проектирования учебного курса при наличии у объекта двух и более признаков появляется необходимость создания многосвязного дерева, что усложняет структуру и затрудняет поиск. Особенно ярко указанные недостатки объектной технологии управления контентом будут проявляться при необходимости создания уникальных учебных курсов, что характерно для специфических процессов обучения, переподготовки, повышения квалификации и аттестации персонала. В этом случае целесообразно применить дескрипторно-иерархическую модель [7], построенную на основе интеграции дескрипторной и иерархической моделей классификации информационных объектов. В дескрипторно-иерархической модели информационные объекты являются компонентами УММ и представляют собой текстовые или гипертекстовые (в том числе и мультимедийные) документы. Компоненты УММ могут иметь различный формат представления данных. Они хранятся на носителях информации в виде отдельных документов или неделимой совокупности взаимосвязанных документов. Словарь дескрипторов приближен к естественному языку, а между компонентами УММ устанавливаются иерархические связи, что необходимо для проектирования логической структуры учебного курса.
Схема организации хранения и обработки УМИ в дескрипторно-иерархической модели показана на рис. 4.
Рис. 4. Дескрипторно-иерархическая модель хранения и обработки УМИ
Компоненты УММ 
(обучающие и контролирующие) являются достаточно крупными фрагментами учебного материала, представляющими полностью завершенные дидактические единицы, например блок текстового материала с иллюстрациями, блок тестовых заданий (тест) или любой другой компонент, обладающий дидактической ценностью. Метаданные компонента УММ (будем использовать этот термин для описания характеристик, позволяющих осуществить его оценку и поиск) представлены в виде набора ключевых поисковых образов: дескрипторов 
и атрибутов 
. Дескрипторы 
описывают содержательную составляющую объекта и имеют свой «вес» в зависимости от частоты их использования в компоненте УММ 
, а также значимости компонента УММ по отношению к другим. Критерий значимости 
определяет размещение компонента УММ на определенном уровне иерархии (основной, вспомогательный, дополнительный и т.д.) при формировании АУМ. Дескрипторы 
и атрибуты 
, используемые как поисковые образы в информационно-поисковой системе СЭО, позволяют находить как релевантные, так и пертинентные компоненты УММ. Совокупность пертинентных компонентов УММ представляет собой общую исходную информацию, которая может быть собрана в АУМ 
. Здесь 
– модифицированные процедуры управления обучением в СЭО с использованием АУМ при применении в системе дескрипторно-иерархической модели обработки учебного контента.
Представленные модели способствуют формированию виртуального пространства знаний [2, 3] на основе хранимой в базе данных УМИ.
Заключение
Рассмотрены модели представления, организации хранения и обработки мультимедийного учебного контента в системах электронного обучения, основанные на иерархическом объектном и дескрипторно-иерархическом подходах. Модели позволяют организовать эффективное хранение и обработку учебно-методической информации в системах электронного обучения, с учетом дидактического и функционального назначения используемых в них учебных курсов. Модели позволяют реализовать адаптивное управление в системах электронного обучения с использованием многовариантных сценариев со свободными переходами по контенту учебных курсов.
Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ 15-07-02393.