Применение IMS QTI в электронных курсах в формате ePUB

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. Особенно 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

Рисунок 1. Структура EPUB-контейнера

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.

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.)

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.

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

Файл imsmanifest.xml, как и любой xml файл начинается прологом, затем следуют мета-описания (тег <metadata>), где указывается имя курса, версия, имя ePUB файла. Далее следуют описания общей структуры интерактивных тестов и тренажеров (тег <organizations>) и ссылки на файлы qti_xxxxx.xml, содержащие подробное описание каждого отдельного теста или тестового вопроса (тег <resourses>).

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, 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".

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

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 <correctResponse> в сочетании с тегом <value> задает правильный ответ.

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

В листинге 3 в тегах <correctResponse> задаются правильные ответы вопроса, а также тегами <mapping> задаются веса для каждого правильного и неправильного ответов. Поскольку правильных ответов может быть несколько, то общий балл за вопрос будет равен сумме правильных и неправильных ответов. Таким образом, выбирая только правильные ответы, учащийся повышает свой итоговый балл за задание. Напротив, если учащийся выбирает неправильный ответ, которому тегом <mapEntry> назначен отрицательный вес (-1), то общая сумма уменьшается, что ухудшает итоговый результат. В теге <mapping> также задаются максимально возможный верхний (upperBound) и минимально возможный нижний (lowerBound) балл за задание в целом, эти значения не могут быть преодолены, не зависимо от итоговой вычисленной суммы правильных или неправильных ответов. В данном примере lowerBound = 0, это означает, что даже если учащийся выберет только неправильные ответы (-1-1-1= -3), то результирующий балл за задание будет = 0. Каждому ответу тегом <mg> сопоставлена определенная иллюстрация из числа изображений хранящихся в ePUB-контейнере.

Рисунок 5. Вопрос на сопоставление «Установите соответствие»

Вопрос изображен на рисунке 5, 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

В рассмотренном примере внутри тегов <correctResponse> задаются правильные пары соответствий, а внутри тегов <mapping> задаются баллы, которые будут назначены для каждого правильно составленного соответствия. Изображения и фразы, которые должны им сопоставляться задаются тегами <simpleAssociableChoice>.

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.