1.5 Авторские средства

1.5.1 Основные функции и свойства

Интеграцию информационных компонентов в рамках приложения, реализующего требуемую функциональность, обеспечивают авторские средства. Состав инструментария, позволяющий решить эту задачу, показан на рисунке 3.

Рисунок 3 – Деление по видам разрабатываемых приложений

Первым основанием для его декомпозиции служит разграничение технологий программирования и визуальной разработки. Ядро инструментария программирования образуют язык программирования и транслятор с него. Данные средства позволяют создавать любые приложения и обеспечивают наиболее широкие и гибкие возможности. Расплатой за них являются значительная трудоемкость разработки и высокие требования к квалификации исполнителей, которые должны быть профессиональными программистами.

Технологии визуальной разработки предназначены для построения прикладных систем без программирования. Создание приложения осуществляется путем манипулирования визуальными представлениями образующих его компонентов. Подобный процесс предусматривает составление структурно-функциональной схемы системы, формирование окон и диалоговых панелей, размещение в них полей данных и элементов ПИ, указание их связей и свойств, определяющих функциональность приложения, и др. На основе построенных спецификаций автоматически генерируется программный код. Такой подход обеспечивает существенное упрощение разработки, снижая тем самым требования к квалификации исполнителей, а также способствует повышению ее производительности за счет использования настраиваемых шаблонов типовых компонентов.

В самом понятии «авторские средства» отражена ориентация данных средств не на программистов, а на авторов материала, представляемого в приложении. Уменьшение или даже исключение потребности в программировании переводит задачу программной реализации из разряда концептуальных в число технических, позволяя сосредоточиться на содержании ЭУММ и воплощаемой в нем дидактике.

Рассмотрение в качестве отдельного класса инструментария редакторов web-страниц обусловлено ориентацией создаваемых в них продуктов на работу в Internet, а также общностью и широкой распространенностью используемых технологических решений. Данные средства обеспечивают построение многоплатформенных приложений, исполняемых с помощью браузера, поддерживающих доступ через Internet и ЛВС либо устанавливаемых на локальных компьютерах. Ядром соответствующих технологий служат языки HTML, XML и Java [1].

Декомпозиция оставшегося объема инструментария производится по видам разрабатываемых продуктов. Их основные различия раскрыты в таблице 2.

Таблица 2 - Декомпозиция инструментария по видам разрабатываемых продуктов

Инструментальное средство	Разрабатываемый вид приложений	Особенность
		Интерактивность	Структура представляемого материала	Характерный состав информационных компонентов	Функции обработки данных и связи с базами данных	Функции поиска информации
Авторские средства	ЭУММ	Высокая	Сложная, с большим числом ветвлений	Значительные объемы текстовой информации в ЭУММ	Реализуются	Могут быть реализованы
	Интерактивные каталоги	Высокая; для доступа к информации применяются стандартные управляющие элементы ПИ.	Иерархическая	Значительные объемы текстовой и табличной информации.	Реализуются	Реализуются
	Демонстрации	Средняя; в основном сводится к навигации по приложению	В основном линейная, с небольшим числом ветвлений	Мультимедийные компоненты (в первую очередь видео и анимации), гиперграфика, небольшие фрагменты текста.	Не реализуются	Не реализуются
	Мультимедийные энциклопедии	Средняя	Иерархическая, с гиперсвязями; может включать просмотровые последовательности	Разнообразные типы информационных компонентов	Как правило, не реализуются	Реализуются

Продолжение Таблицы 2

Инструментальное средство	Разрабатываемый вид приложений	Особенность
		Интерактивность	Структура представляемого материала	Характерный состав информационных компонентов	Функции обработки данных и связи с базами данных	Функции поиска информации
Редакторы презентаций	Презентации	Низкая; в основном сводится к управлению показом слайдов	В основном линейная, с небольшим числом ветвлений	Гиперграфика, небольшие текстовые фрагменты, мультимедийные компоненты	Не реализуются	Не реализуются
Средства создания электронной документации и справочных систем	Справочные системы	Средняя	Иерархическая, с гиперсвязями; может включать просмотровые последовательности.	Значительный объем текстовой информации	Как правило, не реализуются	Реализуются
	Электронная документация	Низкая	Иерархическая, с базовой просмотровой последовательностью; может включать гиперсвязи.	Значительный объем текстовой информации	Не реализуются	Реализуются

Авторские средства принято специфицировать как средства визуальной разработки мультимедийных приложений. Из такой трактовки вытекают значительная широта и разнородность данного класса инструментария. Традиционно от него отделяют редакторы презентаций, а также средства создания электронной документации и справочных систем.

Декомпозиция авторских средств, показанная на рисунке 3, имеет условный характер и не претендует на полноту, тем более что сегодня существует тенденция их универсализации. В то же время используемые в них технологии объективно в большей или меньшей степени подходят для разработки разных видов продуктов.

Границы между выделенными классами инструментария являются нечеткими. Например, современные инструментальные среды программирования поддерживают визуальную технологию разработки. И наоборот, многие авторские средства, редакторы web-страниц и презентаций включают языковые средства. Приложение, построенное с помощью редактора web-страниц, может использоваться не только в Internet и ЛВС, но и на локальных компьютерах. В свою очередь, все большее число авторских средств и редакторов презентаций позволяют создавать продукты, работающие в Internet (в том числе реализованные на основе HTML, XML и Java). Любое авторское средство дает возможность эффективно формировать презентации. В то же время развитые редакторы презентаций позволяют строить приложения, выходящие за рамки традиционных последовательностей слайдов, обладающие сложной, ветвящейся структурой, содержащие большие объемы текста и обеспечивающие высокую интерактивность. Подобные примеры можно продолжать приводить и далее [1].

Несмотря на наличие множества классов инструментария, в целом подходящих для решения поставленной задачи, рекомендуется использовать при реализации ЭУММ специализированные авторские средства, т.е. средства, ориентированные на создание продуктов учебного назначения. Выбирая инструментарий, следует исходить не из того, можно ли в принципе с помощью него построить приложение с требуемыми характеристиками, а оценивать эффективность, обеспечиваемую им при разработке. При этом нужно учитывать функциональные, дидактические и содержательные особенности ЭУММ, его объем и квалификацию разработчиков. Дополнительный аргумент в пользу применения специализированных авторских средств состоит в том, что они включают библиотеки шаблонов дидактических решений.

1.5.2 Классификация

Классификация авторских систем показана на рисунке 4

Рисунок 4 – Классификация авторских средств разработки

На сегодняшний день выделяются четыре поколения авторского инструментария. Каждое последующее поколение наследует лучшие черты предшествующих и обладает по сравнению с ними определенными преимуществами.

К 1-му поколению относятся авторские языки, под которыми понимаются специализированные языки программирования, предназначенные для описания учебного материала и функционирования ЭУММ. Они включают структуры данных для представления содержания продукта, а также процедуры и функции, обеспечивающие формирование его ПИ, вывод учебного материала и навигацию по нему, проведение контрольных мероприятий, сбор и систематизацию сведений о работе обучаемого, запись протоколов и т.д.

Первоначально авторские языки реализовывались в виде библиотек функций и интерфейса для доступа к ним из программ на универсальных языках программирования высокого уровня. Затем появились инструментальные среды, базирующиеся на авторских языках. В большинстве из них применяется технология интерпретации.

Создание приложения с помощью авторского языка во многом сходно с программированием, что обусловливает высокие требования к квалификации исполнителей. Специализированная ориентация языка заметно увеличивает производительность разработки и способствует некоторому ее упрощению (рисунок 5). В то же время использование языковых средств обеспечивает достаточно мощные и гибкие возможности инструментария.

Рисунок 5 – Эволюция авторских средств

Начиная со 2-го поколения, авторские средства воплощают технологию визуальной разработки. Некоторые из них позволяют реализовывать приложения, не записывая ни единой строчки программного кода. Другие средства обеспечивают визуальную поддержку большинства этапов построения ЭУММ и лишь в отдельных случаях предусматривают применение встроенных авторских языков.

Появление визуальных авторских сред стало значительным шагом вперед. Впервые были созданы реальные условия для того, чтобы ЭУММ могли самостоятельно разрабатывать специалисты, не обладающие навыками алгоритмизации и программирования. Отсутствие необходимости писать программы способствовало привлечению интереса к ЭУММ большого числа авторов и преподавателей, что дало существенный импульс развитию индустрии образовательных ИТ.

Из рисунка 5 видно, что эволюция авторских средств шла в направлении их упрощения и повышения доступности для непрограммистов. Расплатой за это стало снижение возможностей инструментария.

Указанное противоречие частично разрешается благодаря воплощению в авторских средствах 3-го поколения объектно-ориентированного подхода (ООП). Его применение направлено на снижение сложности разработки за счет переноса акцента с внутренних, реализационных атрибутов ЭУММ на внешние, пользовательские. Если при традиционной технологии разработчик оперирует терминами переменных, функций, алгоритмов, модулей, файлов и т.п., то в рамках ООП приложение строится путем описания объектов ПО и установления их свойств, задающих его функциональность. Для ЭУММ в качестве объектов ПО выступают изучаемые сущности, их модели, структурные единицы учебного материала, блоки контроля, УТЗ, базовые виды информационных компонентов и элементов ПИ и др.

Помимо отдельных объектов ООП предусматривает определение их классов, которые можно сравнить с шаблонами. Эта особенность, а также механизмы наследования объектами свойств классов обеспечивают существенное увеличение числа многократно используемых компонентов приложения, что повышает производительность разработки.

Поскольку объектно-ориентированные авторские средства включают обширные библиотеки классов, задача разработчика сводится к спецификации структуры курса, выбору нужных объектов, размещению их в выделенных структурных единицах и описанию их свойств и взаимосвязей.

4-е поколение авторских средств развивается в настоящее время, поэтому привести его законченную характеристику затруднительно. Назовем основные черты относящегося к нему инструментария:

• ориентация создаваемых продуктов на Internet с обеспечением возможностей их использования также в ЛВС и на локальных компьютерах;

• интеграция авторских средств и систем автоматизированного проектирования ЭУММ;

• интеллектуализация инструментария и разрабатываемых ЭУММ;

Наличие в авторском средстве языковых средств и их роль часто оказываются решающими факторами при выборе инструментария. В частности, необходимость освоения даже самого простого авторского языка является непреодолимым барьером для большинства специалистов, не обладающих соответствующим опытом. И наоборот, входящие в команду разработчиков программисты считают непрофессиональным, если не убогим, инструментарий, в котором отсутствуют мощные языковые средства.

Во многих современных авторских средствах встроенные языки служат для расширения их возможностей. Другими словами, они используются тогда, когда для достижения требуемых результатов визуальных средств оказывается недостаточно. Развитые системы также поддерживают метаязыки, позволяющие обогащать потенциал авторских языков или наращивать функциональность инструментария. Другой способ расширения возможностей связан с применением в ЭУММ внешних программных компонентов: динамически подключаемых библиотек, исполняемых модулей, элементов ActiveX и др.

Наиболее распространенной в литературе является классификация авторских средств по метафорам. Под метафорой понимается образ того, на что похож процесс разработки и ПИ инструментария. Метафоры обычно употребляются при отсутствии строгих оснований для классификации. Таким образом, данная декомпозиция имеет условный характер. Некоторые системы могут быть отнесены к нескольким метафорам.

Рассмотрим основные черты выделенных метафор.

Авторский язык (язык сценариев). Эта метафора полностью соответствует 1-му поколению авторских средств. Несмотря на появление, более совершенных поколений инструментария, подобные средства продолжают развиваться и применяться, хотя и в небольших масштабах. Отметим, что современные авторские языки являются объектно-ориентированными.

Структурно-функциональные схемы. В процессе разработки осуществляется построение схем, отражающих структуру приложения и напоминающих схемы алгоритмов. Их элементы представляются пиктограммами, типы которых соответствуют определенным функциям, например: создать окно, вывести в него информацию, выполнить расчет, проверить условие и в зависимости от полученного результата перейти к одной из указанных функций, активировать обработчик событий, выдать сообщение или запрос, очистить данные в окне и др. Схема может включать вложенные схемы, обозначаемые пиктограммами специального типа.

Формирование схем производится следующим образом. Разработчик выбирает в панели инструментов пиктограмму, размещает ее в нужной позиции на схеме и устанавливает ее связи с другими пиктограммами. Свойства соответствующей функции описываются в диалоговых окнах, вызываемых при щелчке мыши на пиктограмме.

Системы, использующие данную метафору, обеспечивают наглядное представление структуры и принципа работы создаваемого приложения, а также быстрое построение его прототипа. Их недостаток состоит в том, что для грамотного и эффективного формирования структурно-функциональных схем необходимо владеть основами алгоритмизации.

Схемы кадров. Эта метафора, как и предыдущая, предусматривает раздельное описание содержания и структуры приложения. В качестве базовых единиц, специфицирующих содержание, выступают кадры, объединяемые в модули. Помимо кадров модуль может включать подчиненные модули. Каждому модулю соответствует схема, в которой отражаются все типы отношений между входящими в него кадрами и подчиненными модулями. Подобные схемы являются чисто структурными, благодаря чему их проще формировать по сравнению со структурно-функциональными схемами. Функции приложения определяются на уровне кадров путем размещения в них объектов и установления их свойств.

Данная метафора обеспечивает наилучшие условия для создания объемных приложений со сложной структурой.

Иерархическая схема. Центральным звеном разработки является построение и детализация иерархической схемы, отражающей тематическую декомпозицию учебного материала. Такой подход широко применяется в системах автоматизированного проектирования ЭУММ.

Листьями иерархической схемы могут быть как структурные единицы курса (кадры, страницы и т.п.), так и функциональные компоненты (интерактивные элементы и ассоциируемые с ними обработчики событий, действия, выполняемые ЭУММ, и др.). В некоторых инструментальных средствах на схеме также отображаются связи между листьями, определяющие просмотровые последовательности и гиперссылки.

К положительным сторонам этой метафоры относятся простота, наглядность и высокая производительность разработки. Отрицательный момент заключается в том, что при сложной структуре ЭУММ связи между листьями загромождают схему, из-за чего приходится отменять их вывод на экран.

Электронная книга. Приложение в целом ассоциируется с книгой, его части — с главами и разделами, а их составляющие — со страницами. На страницах размещаются информационные объекты, на которых специфицируются гиперссылки. Кроме того, страницы объединяются в просмотровые последовательности.

Данная метафора является наиболее простой для понимания непрограммистами. Фактически разработчику даже не нужно строить иерархическую структуру, так как она предопределена инструментарием. Главный недостаток подхода обусловлен отсутствием общего представления о продукте, обеспечиваемого тремя предыдущими метафорами.

Шкала времени. Приложение интерпретируется как фильм, состоящий из последовательности кадров. Каждый кадр содержит множество независимых каналов и представляет сцену, в которой действуют актеры (информационные объекты). Используемый набор актеров называется труппой. В каналах кадра размещаются копии актеров, выбираемых из труппы, что позволяет корректировать их представления, не затрагивая оригиналы. Поведение актеров и синхронизация их действий описываются с помощью шкалы времени, на которой задаются отметки, ассоциируемые с управляющими событиями (например, вывести, скрыть или трансформировать изображение актера, изменить его свойства, начать, остановить или продолжить воспроизведение, модифицировать его характер, вызвать ту или иную функцию и др.).

Последовательность кадров может быть линейной или ветвящейся. Их смена определяется логикой работы приложения и специфицируется в таблице кадров.

Системы, воплощающие эту метафору, наилучшим образом подходят для создания анимаций и демонстраций. Однако их проблематично использовать при большом числе ветвлений и значительном объеме текстовой информации. Кроме того, они непросты в освоении.

Гипермедиа ссылки. Данная метафора представляет технологический подход, который отличается тем, что структура и содержание приложения специфицируются не по отдельности, а совместно. ЭУММ состоит из совокупности страниц, содержащих информационные объекты, на которых определены гипермедиа ссылки, реализующие все типы связей между структурными единицами учебного материала.

Недостаток подобного подхода обусловлен отсутствием визуализации структуры приложения, что является критичным, если ее нельзя отнести к числу типовых.

Отметим, что системы, использующие различные метафоры и включающие авторские языки, позволяют приписывать информационным объектам небольшие процедуры, вызываемые при наступлении ассоциируемых с ними событий и определяющие то, как должно на них реагировать ЭУММ. Такие процедуры часто называют скриптами (scripts). Фактически они соответствуют методам в рамках ООП. Некоторые системы обеспечивают автоматическую генерацию скриптов на основе действий, выполненных разработчиком с помощью визуальных средств.

Типичным примером скрипта является процедура, специфицирующая реакцию на нажатие кнопки. Если для какой-либо комбинации (объект, событие) скрипт не описан, то используется соответствующий метод, ассоциируемый по умолчанию с классом данного объекта.

Сравнение выделенных метафор по ряду позиций приведено в таблице 2. Числа в ячейках отражают их упорядочение по указанным критериям.

Таблица 2 – Сравнение метафор

Метафора	Фактор оценки
	А		Б	В	Г	Д	Е
Авторский язык (язык сценариев)		1	7	-	7	7	2-7
Структурно-функциональные схемы		2-7	6	1-3	2	3-5	2-7
Схемы кадров	2-7		4	1-3	1	3-5	2-7
Иерархическая схема	2-7		2	1-3	3	1-2	2-7
Электронная книга	2-7		1	4	4	1-2	2-7
Шкала времени	2-7		5	-	6	6	1
Гипермедиа ссылки	2-7		3	-	5	3-5	2-7

Обозначения:

А — мощность и гибкость инструментария;

Б — простота использования, доступность для освоения непрограммистами;

В — обеспечение визуального представления структуры приложения;

Г — производительность разработки приложений со сложной структурой;

Д — производительность разработки приложений, имеющих типовую иерархическую структуру с просмотровыми последовательностями и небольшим числом ветвлений;

Е — удобство использования при создании сложных анимаций и демонстраций, предусматривающих синхронизацию входящих в них процессов.

Из таблицы можно сделать вывод, что для создания ЭУММ лучше других подходят авторские средства, реализующие метафоры электронной книги, иерархической схемы, схем кадров и структурно-функциональных схем, причем в случае сложной структуры приложения предпочтительнее две последние метафоры. При разработке ЭУММ, обладающих относительно простой структурой, также может применяться метафора гипермедиа ссылок [1].

Примеры авторских средств, представляющих рассмотренные метафоры, приведены в таблице 3.

Таблица 3 – Примеры авторских средств

Метафора	Авторское средство	Фирма-разработчик
Авторский язык (язык сценариев)	GLpro	IMS Communication
	TenCORE Language Authoring System	Computer Teaching Corporation
Структурно-функциональные схемы	IconAuthor	Click21earn (Asymetrix)
	Authorware	Macromedia
Схемы кадров	Quest	Allen Communication
Иерархическая схема	Dazzler	IntelaMedia
	Tactic! Editor	BGW Multimedia
Электронная книга	ToolBook II	Click21earn (Asymetrix)
Шкала времени	Director	Macromedia
Гипермедиа ссылки	HyperMethod	Компания ГиперМетод
	Formula Graphics	Formula Software

1.5.3 Реализация удаленного доступа с помощью авторских средств

Быстрое развитие Internet и популяризация дистанционного обучения (ДО) на основе WWW обусловливают то, что одним из ключевых факторов, которые должны приниматься в расчет при выборе авторского средства, является способ, используемый ею для обеспечения работы ЭУММ в режиме удаленного доступа. В настоящее время получили распространение три таких способа:

1. представление ядра программных и информационных компонентов ЭУММ на языках HTML, XML и Java;

2. подключение к браузерам программ расширения, осуществляющих интерпретацию ЭУММ;

3. применение оригинальных программных средств для удаленного доступа к ЭУММ без браузера.

Первый способ базируется на стандартных технологиях Internet. В его рамках ЭУММ реализуется как web-приложение, исполняемое с помощью браузера. XML позволяет представлять метаданные о продукте, семантика которых является «прозрачной» для внешних пользователей. Это создает условия для популяризации сетевого ЭУММ за счет обеспечения возможностей эффективного поиска по его метаданным. К другим достоинствам этого подхода относятся многоплатформенность и унификация технологических решений.

Применение программ расширения накладывает меньшие ограничения на форматы представления компонентов ЭУММ. Фактически plug-in играет роль встроенного в браузер плейера, выполняющего интерпретацию курса. Основная проблема данной технологии связана с совместимостью программ расширения со всеми вычислительными платформами и видами браузеров.

Общий недостаток первых двух способов обусловлен необходимостью применения браузера. Во-первых, браузер имеет собственные элементы управления, которые могут дезориентировать неопытных пользователей. Во-вторых, его ПИ занимает место на экране, уменьшая пространство для представления содержательной информации. В-третьих, обучаемый, работая в окне браузера в режиме on-line, испытывает соблазн отвлечься от ЭУММ и перейти на сайт vkontakte.ru. В-четвертых, браузер автоматически сохраняет полученные по сети компоненты продукта на жестком диске пользовательского компьютера, что не всегда приемлемо для его авторов.

От указанных недостатков свободен третий способ. Его идея заключается в том, чтобы средства интерпретации курсов действовали бы не в составе браузеров как программы расширения, а автономно, самостоятельно обеспечивая удаленный доступ к ЭУММ. Преимуществом подобного подхода наряду с отсутствием необходимости применения браузера является создание условий для реализации в ЭУММ функций управления передачей относящейся к нему информации на клиентский компьютер. Несмотря на указанные достоинства, данный способ ввиду его нестандартности не получил широкого распространения.

Для поддержки пользователей, имеющих проблемы с доступом в Internet некоторые авторские средства позволяют реализовывать гибридные и загружаемые продукты. Гибридным называется Internet-приложение, объемные компоненты которого (обычно мультимедийные файлы) не передаются по сети, а считываются с CD-ROM. Такие ЭУММ ориентированы на телекоммуникационные каналы низкой пропускной способности.

Под загружаемым продуктом понимается ЭУММ, функционирующее в Internet и обеспечивающее возможность переписи его определенных частей на клиентский компьютер для работы в автономном (off-line) режиме. Как правило, загружаемые компоненты содержат материал, покрываемый одним или несколькими электронными индивидуальными заданиями обучаемого. Собственно загрузку выполняет специальная утилита. По завершении прохождения загруженной части курса и возобновлении соединения с сервером образовательного заведения она позволяет передать на него информацию о результатах, достигнутых обучаемым.

Данная технология создает условия для использования сетевых ЭУММ в удобное время и в удобном месте, не беспокоясь о наличии постоянного подключения к Internet [1].