[Из песочницы] Применение IMS QTI в электронных курсах в формате ePUB
Суть проблемы
В системах электронного обучения (СЭО), используемых в образовательных учреждениях, часто требуется помимо подключения электронного курса к СЭО, также импортировать его отдельные компоненты для формирования единых банков образовательных ресурсов. Такие банки используются в образовательном процессе, в том числе для создания междисциплинарных спецкурсов, итоговых тестирований по всему периоду обучения. Как правило, это в первую очередь тестовые задания, изображения, мультимедийные компоненты. Некоторые элементы контента, в частности тестовые задания, созданные без использования машиночитаемых форматов (CSV, JSON, XML, XLS), не поддаются эффективному автоматизированному импорту в СЭО. В частности, это касается HTML/CSS/JavaScript, применяемых в контейнере для электронных курсов и публикаций ePUB. Для решения этой задачи автором предлагается использовать описания тестов и отдельных тестовых вопросов в составе курса в машиночитаемом формате XML в соответствии со спецификацией IMS Question and Test Interoperability v. 2.2 (IMS QTI).
Пару слов о ePUB v. 3
ePUB версии 3, разработан ассоциацией IDPF и является стандартом для обмена и дистрибуции электронных публикаций. ePUB получил широкое распространение среди издателей электронных учебников и курсов. Формат поддерживается на большинстве мобильных платформ, и лег в основу ряда других подобных форматов, в частности ibooks компании Apple.
Рисунок 1. Структура EPUB-контейнера
ePUB активно развивается и стал популярен среди издательств, благодаря тому, что он изначально создавался для электронных книг и представляет собой отчуждаемый пакет, который удобно распространять и контролировать соблюдение лицензионных соглашений через DRM-системы.
На формат также обратили внимание разработчики E-Learning систем (LMS), потому, что с одной стороны, с появлением ePUB версии 3, в формате предусмотрена поддержка мультимедийных объектов — поддерживаются HTML5, CSS, JavaScript, SVG, аудио, видео, растровые изображения и другие ресурсы, в том числе 3D объекты, что позволяет реализовать любой тип электронных образовательных ресурсов, а с другой — пришедший в 2013 году на смену устаревшему SCORM, стандарт xAPI (aka Tin Can) позволяет отправлять данные о действиях обучаемого прямо из ePUB без непосредственного участия LMS.
В основе ePUB — Open Packaging Format (OPF — открытый формат упаковки), это zip-контейнер, содержащий гипермедийный контент в формате HTML/XHTML и xml-файлы с описаниями. Структура ePUB представлена на рисунке 1.
Гипермедийный контент находится в каталоге OEBPS, название каталога обусловлено историческими причинами — так назывался формат электронных публикаций, предшествовавший формату ePUB.
Каталог META-INF содержит общие файлы описания содержимого контейнера. На рис. 2 видно, что внутри контейнера ePUB находится обычная иерархическая файловая структура, напоминающая структуру HTML-сайта. Действительно, содержание ePUB v. 3 можно сравнить с офлайн версией веб-сайта или автономным веб-приложением, где языками программирования, разметки и визуализации является связка языков HTML5/CSS/JavaScript.
Сплошной оранжевой заливкой на рис. 1 выделены добавленные в ePUB элементы, повышающие интероперабельность формата. Это библиотеки xAPI (Tin Can) и коды на языке JavaScript, содержащиеся в каталоге xAPI JS libs, а также дополнительные xml-описания в формате IMS QTI, которые далее будут рассмотрены более подробно.
Добавляем IMS QTI в ePUB
Чтобы добавить описания тестов и тренажеров согласно спецификации IMS QTI, каждый ePUB контейнер должен содержать следующие xml-файлы:
- 1 общий для ePUB контейнера файл imsmanifest.xml, который должен находиться в корневом каталоге первого уровня META-INF. Imsmanifest.xml должен содержать ссылки на все другие файлы контейнера, относящиеся к спецификации IMS QTI. Файл описывает общую структуру и взаимосвязь интерактивных элементов (тестов и тренажеров) электронного курса.
- Каждый тест и тренажер должен содержать в себе по одному файлу qti_xxxxx.xml, описывающих его структуру и содержание заданий, правильные и неправильные ответы, их веса при расчете итогового балла, ссылки на иллюстрации и другие вспомогательные материалы, используемые в вопросах, а также настройки и логику задания. Данные файлы должны храниться в корневых подкаталогах, содержащих тесты и тренажеры (на рис. 1 — test1…testX). Ссылки на описанные файлы должны присутствовать в файле метаинформации, содержащем описание ePUB контейнера content.opf с указанием типа: media-type= «text/xml».
Спецификация IMS QTI v2.2 позволяет описать большинство используемых в электронных курсах типов вопросов. Спецификация выделяет определенные группы, среди которых наиболее часто используются:
- Вопрос типа «Множественный выбор с единственным правильным вариантом ответа» с иллюстрациями или без.
- Вопрос типа «Множественный выбор с несколькими правильными вариантами ответа» с иллюстрациями или без.
- Задание на сопоставление «Установите соответствие» текст-текст, текст-изображение, изображение-изображение, текст-иной объект (ячейка, графа и т.п.)
- Задание выделить слова различными цветами или подчеркнуть разными линиями (подчеркивание равнозначно выделению разными линиями).
- Задание вписать текст.
- Задание подставить слова или буквы в предложение, таблицу.
Для каждого типа в стандарте IMS QTI существует определенный набор XML тегов и особенностей синтаксиса для описания содержания и логики задания (вопроса). Эти теги и синтаксис будут рассмотрены ниже, в том числе на конкретных примерах.
Общий файл пакета imsmanifest.xml
Общая структура файла imsmanifest.xml согласно спецификации представлена на рисунке 2:
Рисунок 2. Общая структура файла imsmanifest.xml
Для большинства электронных курсов некоторые элементы файла imsmanifest.xml, предусмотренные спецификацией, являются избыточными и не используются.
Ниже в листинге 1 для примера приведены выдержки из файла imsmanifest.xml относящегося к электронному курсу по биологии. Курс содержит тесты (тестовые вопросы) и тренажеры. В контексте данного электронного курса «тест» или «тестовый вопрос» являются элементами проверки знаний, и результат их выполнения отправляется в базу данных. Тренажер, хотя по форме и может быть похож на тестовый вопрос, имеет своей целью через многократное прохождение задания закрепить материал, помочь учащемуся запомнить правильный ответ. Данные о прохождении учащимся заданий тренажеров не попадают в общую ведомость успеваемости.
Листинг 1. Файл imsmanifest.xml
ИМЯ_УРОКА
1.2 (ВЕРСИЯ УРОКА)
ИМЯ_ePUB_файла
Тренажеры
-
Живой организм: строение и изучение 1
-
Живой организм: строение и изучение 7
Тесты
-
Живой организм: строение и изучение 1
-
Живой организм: строение и изучение 3
Файл imsmanifest.xml, как и любой xml файл начинается прологом, затем следуют мета-описания (тег
Файлы отдельных тестов или тестовых вопросов qti_xxxxx.xml
В рассматриваемом примере ePUB, тесты и тренажеры хранятся как объекты в одноименных подкаталогах (например test1, test2…testX, tutor1, tutor2…tutorX). Имена тестов и тренажеров имеют уникальные значения в рамках ePUB контейнера значения, и они же используются во всех xml файлах описаний в качестве идентификаторов.
Для соответствия спецификации и обеспечения возможности автоматического импорта структуры и содержания тестов и тренажеров, каждый тест или тренажер должен комплектоваться файлом вида qti_xxxxx.xml, где ххххх — имя идентификатора и одноименного каталога, содержащего данный тест или тренажер.
Файлы описаний структуры тестов и тренажеров также должны быть перечислены в файле метаинформации content.opf с указанием media-type=«text/xml».
Примеры тестовых вопросов и листинги файлов qti_xxxxx.xml, содержащих их описания
Вопрос «Множественный выбор с единственным правильным вариантом ответа»
Рисунок 3. Вопрос «Множественный выбор с единственным правильным вариантом ответа»
Вопрос изображен на рисунке 3, в структуре ePUB-контейнера он имеет имя test1. В данном вопросе учащемуся предоставляется возможность ответить на вопрос и ознакомиться с правильным вариантом ответа в случае неудачной попытки. Вопрос сопровождается файлом описания его структуры, с указанием правильного ответа, в соответствии со спецификацией IMS QTI v2.2 — qti_test1.xml (листинг 2).
Листинг 2. Файл qti_test1.xml
ChoiceA
Выберите правильный ответ.
Животные, также как и растения,
растут и развиваются
растут в течение всей жизни
развиваются, но не растут
растут до определенного возраста
Данный XML-файл, позволяет при импорте получить информацию о типе вопроса и структуре содержащегося в вопросе задания, правильных ответах и их количестве. В рассмотренном примере тег
Вопрос «Множественный выбор с несколькими правильными вариантами ответа»
Рисунок 4. Вопрос «Множественный выбор с несколькими правильными вариантами ответа»
Вопрос изображен на рисунке 4. В данном вопросе учащемуся предоставляется возможность выбрать несколько ответов, каждый из которых имеет положительный или отрицательный вес и влияет на результирующий балл по вопросу. Вопрос в структуре ePUB-контейнера имеет имя и каталог test2 и сопровождается файлом описания его структуры — qti_test2.xml, в котором также указаны пути к иллюстрациям внутри ePUB-контейнера (листинг 3).
Листинг 3. Файл qti_test2.xml
S
P
M
Выберите из предложенных рисунков те, на которых изображены живые организмы
Комета
Сосна
Гейзер
Тающий лед
Подберезовик
Мох сфагнум
В листинге 3 в тегах
Вопрос на сопоставление «Установите соответствие»
Рисунок 5. Вопрос на сопоставление «Установите соответствие»
Вопрос изображен на рисунке 9, в структуре ePUB-контейнера имеет имя test3. Учащийся должен сопоставить пары значений, в данном случае — правильно сопоставить иллюстрации и подписи к ним. За каждое правильно составленное соответствие начисляется определенный балл, который суммируется как итоговый балл за задание. Некорректные соответствия не учитываются, штрафы не назначаются. Вопрос сопровождается файлом описания — qti_ test3.xml (листинг 4), в котором также содержатся ссылки на иллюстрации в ePUB-контейнере.
Листинг 4. Файл qti_test3.xml
CAT R
FROG M
PUMA S
BIRD N
Установите соответствие
Раздражительность
Размножение
Питание
Движение
В рассмотренном примере внутри тегов
Заключение
В статье рассмотрены вопросы применения спецификаций и стандартов, которые позволяют повысить интероперабельность электронного курса. Рассмотренные в статье примеры являются базовыми и могут быть усложнены в зависимости от реальных требований. Для этого требуется обратиться к документации IMS QTI Implementation Guide.
