Владимир Вуль, доцент Северо - Западного института печати, руководитель лаборатории «Электронных изданий», кандидат. технических. наук

Разработка и использование электронных учебников наряду с печатными позволяет повысить качество образования – электронный учебник как информационная среда обеспечивает не только индивидуализацию процесса обучения, но и формирование более рациональных приемов познавательной деятельности.

Специальные предметы в вузах изучаются ограниченной по численности аудиторией, а взаимодействие различных вузов друг с другом в процессе обучения минимально, даже если они расположены в одном городе и выпускают специалистов одного профиля. Крайне ограничено и сетевое общение преподавателей родственных кафедр, хотя информационные технологии предоставляют для него широкие возможности. Все это приводит к тому, что каждый вуз издает собственные пособия по специальным предметам; тиражи их низки, и выпуск ложится тяжелым бременем на и без того слабую финансовую базу нашей высшей школы.
Очевидная альтернатива такой практике состоит в подготовке и издании электронных учебников и учебных пособий. В ГОСТ 7.83-2001 на электронные издания включены и учебные пособия.1 По оформлению они могут быть текстовыми, изобразительными и мультимедийными; по средствам взаимодействия с читателем — детерминированными или интерактивными; по средствам доступа — локальными или сетевыми. По сравнению с печатными пособиями, электронные учебники могут дополнительно обеспечить следующие преимущества:
• индивидуализацию процесса обучения за счет регулярного контроля уровня знаний студента и, в соответствии с его результатами, изменений личной образовательной траектории, т. е. перехода на следующий или предыдущий уровень глубины изучения учебного материала. Таким образом, электронный учебник обеспечивает адаптацию к уровню знаний обучаемого;
• возможность дистанционного предоставления учебного материала, а также дистанционного обмена мнениями с сокурсниками и преподавателями;
• формирование у обучаемого новых, более рациональных приемов познавательной деятельности в соответствии с новыми возможностями электронного учебника. Если печатная книга служила лишь средством распространения информации, ее передачи обучаемому, то хороший электронный учебник представляет собой информационную среду, обеспечивающую не только передачу сведений и эффективный контроль уровня знаний, но и средство навигации в безбрежном океане знаний, модель, на которой студент может проверить свои навыки.
Что же представляет собой современный электронный учебник? Чем он отличается от печатной книги? Некоторые понимают под электронным учебником просто конспект лекций преподавателя, набранный в одном из текстовых редакторов. Это, разумеется, не так. Электронный конспект лекций так и останется конспектом. Электронный учебник должен быть информационной средой, в которой учащемуся в простой и доступной форме предоставлена возможность перемещаться между разделами в процессе получения знаний, т. е. современные средства навигации.
Для этого следует создать удобный («дружественный»), а в ряде случаев — и адаптивный, интерфейс. Учащийся должен иметь возможность приобретать навыки, работая на электронных моделях, аналогичных электронным тренажерам, а также самостоятельно контролировать свои знания, получая информацию о том, какие разделы им изучены достаточно хорошо, а какие — недостаточно; на что следует обратить внимание. Такой учебник должен обязательно содержать множество иллюстраций — изобразительная информация значительно быстрее воспринимается и лучше запоминается по сравнению с текстовой. В нем должны быть представлены анимационные и аудиофрагменты.
Анимационные модели наглядно демонстрируют производственные и технологические процессы, а также будут служить моделями для изучения сложных физических явлений — например, таких как преломление и отражение света на границе двух сред. В форме аудиофрагментов может быть реализован авторский текст лектора, а также различные звуковые и шумовые эффекты.
Очень важна простая и наглядная навигация по учебнику, включающая возможность обратиться за консультацией к лектору, обсудить возникшие проблемы с другими студентами в чатах и пр. Таким образом, современный электронный учебник обязательно будет гипертекстовым, мультимедийным и интерактивным. Он станет информационной средой для получения и контроля знаний, а также формирования умений и навыков определенных видов практической деятельности.
Чтобы повысить качество образования следует, прежде всего, обеспечить возможность доступа к разнообразной учебной информации всем желающим. Помимо электронных учебников и пособий по практическим (семинарским) и лабораторным занятиям, ее источником может стать разнообразная дополнительная литература. Важным достоинством электронных изданий является независимость стоимости от тиража, так как каждое такое издание легко тиражируется в любое нужное число экземпляров.
Чтобы обеспечить доступ к таким учебным изданиям в вузах создаются электронные читальные залы и библиотеки, но зачастую разные учебные заведения вкладывают в эти понятия различный смысл. Мы считаем, что электронным читальным залом следует называть помещение, оснащенное необходимым числом компьютеров, с помощью которых можно быстро найти, а затем и работать с электронным учебником или пособием. Под термином «быстрый» подразумевается отсутствие очередей и выполнение команд поиска и доставки компьютером выбранной книги за десятые доли секунды.
Как организовать электронную библиотеку в вузе, в какой форме хранить в ней электронные учебные пособия, как обеспечить поиск и выборку нужной электронной книги? Мы накопили определенный опыт, на основе которого попытаемся ответить на эти вопросы.
Проектирование электронной библиотеки вуза, как нам представляется, следует начать с создания информационного хранилища электронных изданий, снабженного качественной системой их поиска и извлечения. Функции хранения и извлечения учебных пособий из хранилища, по нашему мнению, обязательно следует отделить от поисковой системы, то есть структура хранилища должна быть двухуровневой (рис. 1).
На нижнем уровне осуществляется хранение учебных пособий в электронном виде. Структурно хранение пособий может быть выполнено в виде гипертекстовой базы данных или же в форме иерархической файловой системы. Второй вариант нам представляется предпочтительней.
На верхнем — создается атрибутивная база данных или электронный каталог. Именно здесь студенту должен быть представлен удобный интерфейс и развитые средства поиска учебных пособий. В качестве отдельных полей в этой базе данных могут содержаться фамилии преподавателей, названия учебных курсов, названия и шифры специальностей, конкретный вид учебного пособия, дата его обновления и пр.
Дополнительно организуется хранение ключевых слов и выражений, характеризующих каждое пособие. Методика и технология отбора (извлечения) ключевых слов и организация поиска по ключевым словам была подробно описана нами ранее.2 Результат поиска в этой базе данных представляется в виде списка релевантных учебных пособий с миниатюрами (в простейшем случае они представляют собой уменьшенную фотографию электронной обложки или титула издания). Из этого списка читатель выбирает нужный учебник и заказывает его в собственно хранилище. При наличии соответствующих прав доступа, учебник извлекается с нижнего уровня и передается на компьютер читателя. Это иллюстрируется структурной схемой системы, представленной на рис. 2.
Предполагается, что процесс занесения электронных учебных пособий в хранилище автоматизирован. Одновременно производится их семантический анализ и извлечение наиболее значимых терминов, которые заносятся в каталог в качестве ключевых слов для данного пособия.
В предлагаемой поисковой системе в скрытой форме используется физический адрес пособия на нижнем уровне, который определяется по результатам поиска в каталоге и служит для извлечения издания из хранилища. Принципиально это может быть и сетевой адрес, в том числе не только в локальной сети, но и в интернете (URL — Universal Resource Locator). Таким образом, предлагаемая структура в дальнейшем может органично встраивается в интегрированную распределенную систему хранения и поиска учебных пособий.
Большой интерес представляет организация на базе электронных библиотек отдельных вузов единой распределенной базы электронных изданий с удаленным доступом. Помимо очевидных преимуществ такой интегрированной структуры она явилась бы примером и прообразом интегрированной образовательной электронной библиотеки в рамках всей страны. Создание единой учебной библиотеки обеспечило бы повышение качества обучения в каждом отдельном учебном заведении даже только за счет того, что преподавателям и студентам была бы предоставлена возможность ознакомления с пособиями различных вузов и выбора лучших пособий или их фрагментов.
Наличие интегрированной библиотеки позволит приблизить реальный уровень образования в удаленных от центра страны учебных заведениях к уровню передовых по каждому из направлений науки и техники. Тогда исполнилась бы мечта Министерства образования: каждый вуз был бы реально знаком с преподаванием родственных дисциплин во всех других вузах страны и мог бы применить в своей практике все передовые и лучшие начинания, независимо от того, в каком регионе они были впервые предложены.
Такая библиотека обеспечит и практическую возможность сближения и даже унификации образования в вузе и в старших классах средней школы. Она может служить информационной основой для единой системы тестирования выпускников средних школ. В конечном счете, это приведет к заметному повышению не только уровня компьютеризации образования, но и качества среднего и высшего образования в целом. Возможно, что на основе такой интегрированной электронной библиотеки удастся преодолеть рубеж между системами общего среднего и специального образования, который создает выпускникам школ дополнительные трудности при поступлении в вузы.
Как на базе электронных библиотек отдельных вузов можно организовать единую распределенную библиотеку электронных изданий с удаленным доступом?
Разработку такой системы, видимо, следует начинать с ее первого звена — электронной библиотеки отдельного вуза. Читальный зал такой библиотеки может представлять собой отдельный класс, компьютерные посадочные места в котором объединены в локальную сеть. К ней можно подключить все или часть компьютерных классов данного вуза, чтобы электронные пособия можно было использовать в процессе выполнения лабораторных работ, проведении лекционных и семинарских занятий.
Уже сейчас в Северо-Западном институте печати Санкт-Петербургского университета технологии и дизайна, как и в некоторых других вузах, используется подобный порядок выполнения лабораторных работ. На файловом сервере устанавливается файл с подробным описанием лабораторной работы, которым могут пользоваться студенты, работающие за любым из компьютеров, подключенным к этой локальной сети. Лекции читаются в специальной аудитории, оснащенной компьютерным проектором, позволяющим демонстрировать фрагменты лекционных пособий, в том числе — различные анимационные модели. Таким образом, в ряде учебных заведений Петербурга первый этап, по существу, уже реализован.
Второй этап создания и развития электронной библиотеки вуза — сделать ее доступной через глобальную сеть, то есть организовать к ней удаленный доступ. Для этого создается библиотечный Web-сервер, который взаимодействует с атрибутивной базой данных (каталогом) электронных изданий, например, на основе CGI-технологий. С помощью стандартного браузера на компьютере пользователя формируется стандартная форма для поиска. Она передается Web-серверу и обрабатывается им для того, чтобы обратиться к локализованным на сервере средствам поиска в электронном каталоге.
Результаты поиска используются для формирования Web-страницы, которая передается пользователю для просмотра на компьютере пользователя и содержит список релевантных изданий. Иногда может предоставляться и сопутствующая информация в виде миниатюр учебных пособий, их аннотаций и пр. Для того, чтобы работать с учебниками на сайте электронной библиотеки вуза могли только его студенты, используется система имен и паролей. Другим лицам такая возможность может предоставляться за отдельную плату. Удаленный доступ особенно важен при заочном или дистанционном обучении студентов.
Третий этап, по нашему мнению, должен состоять в интеграции электронных библиотек отдельных вузов в единую систему. В качестве основного средства интеграции могут служить электронные каталоги отдельных вузов. Если их интерфейс и организация унифицированы, то есть осуществляются по единым правилам (например, см. 3), то интегрированный каталог группы вузов может быть подобен электронному каталогу отдельного вуза. Отличие будет состоять лишь в том, что в таком интегрированном каталоге будут объединены каталоги всех вузов.
Интегрированный каталог может быть создан на базе каталога отдельного вуза, наиболее «продвинутого» в части технологий удаленного доступа. В качестве примера можно сослаться на сайт ГПНТБ, где помимо каталога самой библиотеки поддерживается сводный каталог научно-технической литературы. Интегрированный каталог может быть также реализован и поддерживаться в виде автономного сайта или даже портала, на котором представлены и дополнительные информационные возможности. В интегрированный электронный каталог все вузы передают данные своих внутренних каталогов.
Результаты поиска в таком каталоге, представляемые посетителю, будут по-прежнему содержать список релевантных учебных пособий (возможно, и с миниатюрами). Дополнительно должно быть указано, в библиотеке какого вуза имеется такое пособие, в каком виде оно существует (печатном, электронном или же в том и другом) и каковы условия его получения. Пример такой интегрированной системы показан на рис. 3. Здесь представлен вариант взаимодействия пользователя с Web-сервером и интегрированным каталогом с использованием CGI-технологий. Получив ответ от Web-сервера в виде одного или нескольких релевантных учебных пособий, пользователь выбирает нужное из них. Если это пособие представлено в электронной форме, то пользователь имеет возможность запросить и получить его из хранилища (электронной библиотеки) конкретного вуза, используя его сетевой адрес. Последний может быть указан в скрытом виде, в форме гиперссылки.
Предлагаемая интеграция имеет несколько существенных достоинств:
• при создании интегрированной системы не потребуется связывать или объединять библиотеки отдельных вузов или их хранилища электронных учебных пособий;
• из отдельных вузовских каталогов в интегрированный каталог передается сравнительно небольшой объем информации, который на 2 или даже 3 порядка меньше, чем объем самих учебных пособий;
• каждый вуз сохраняет возможность индивидуального определения правил доступа к своей библиотеке, то есть продолжает полностью контролировать доступ к ней;
• объектами интеграции являются не только электронные, но и печатные учебные пособия, то есть студенту предоставлена возможность выбора формы учебного издания.
Таким образом, основные затраты при создании интегрированной библиотеки вузов будут связаны только с проектированием и поддержанием сервера, на котором будет локализован интегрированный каталог библиотеки. Помимо него на этом сервере целесообразно хранить и сопутствующую информацию. В ее состав, по нашему мнению, наряду с миниатюрами пособий следует обязательно включить их аннотации и, может быть, оглавления. Хотя объем атрибутивной базы данных в этом случае увеличится, зато выбор пособия будет более осознанным, снизится вероятность отказа от полученной книги после знакомства с ее содержанием.
И в заключение — о формате самих электронных пособий. Накопленный нами в течение последних лет опыт работы с электронными пособиями при проведении лекций и лабораторных занятий показывает, что вкусы студентов могут значительно разниться в зависимости от их уровня подготовки, навыков, привитых им еще в средней школе, и других причин. В качестве базового варианта разумно остановить выбор на формате HTML. Как нам кажется, рисунки лучше не включать в сам текст издания, а вызывать с помощью гиперссылок в отдельных окнах. Для просмотра пособия в таком формате можно использовать любой стандартный браузер, например, MS Internet Explorer.
Возможно использование и других гипертекстовых форматов, в частности, формата PDF (Portable Document Format), для просмотра которого используется программа Adobe Acrobat Reader, или же документы в формате редакторов MS Word, начиная с версии 97 г. (Word 8). Информационный объем пособий в этих двух форматах будет существенно больше, в остальном же они обеспечивают почти те же возможности навигации и подключения к текстовому документу иллюстрации, анимационных файлов различного типа и цифрового аудио.

1 В. Вуль. Что хранят электронные библиотеки России? // «Библиотечное Дело». — 2003. — № 3. — с. 18.
2 В. Вуль. Семантический анализ текстов и его использование при поиске литературы. // «Библиотечное Дело». — 2003. — № 11. — с. 24
3 Т. Бахтурина. Общие правила российской каталогизации // «Библиотечное Дело». — 2003. — № 5. — с. 18