Wprowadzenie

Opracowanie przedstawia koncepcję oraz prototyp zintegrowanego systemu zdalnego nauczania - ZSZN. Łączy on elementy systemu e-learningu synchronicznego, asynchronicznego oraz systemu maszyn wirtualnych. Koncepcja i stworzony prototyp wprowadzają jeden centralny punkt zarządzania wszystkimi połączonymi systemami - wspólny interfejs. Pozwala on na tworzenie sesji e-learningu synchronicznego, regulację czasu jej trwania, a także generowanie kodów dostępu do danej sesji. Dodatkowo prowadzący zajęcia ma możliwość przydzielania dostępu do określonych materiałów w ramach e-learningu asynchronicznego oraz tworzenia maszyn wirtualnych dla poszczególnych użytkowników i zarządzania tymi maszynami. W opracowaniu przedstawiono podstawowe założenia proponowanego systemu i jego funkcje. Pokazano prototyp systemu oraz zasady korzystania z niego. ZSZN bardzo dobrze integruje różnego rodzaju formy nauczania i doskonale wkomponowuje się w kształcenie osób niepełnosprawnych, otwierając im drogę do uczestnictwa w zajęciach stacjonarnych. Uczelnie wyższe, a także inne szkoły, przedstawiając swoje systemy zdalnego nauczania, mówią w większości przypadków o formach nauczania asynchronicznego, które opiera się na przekazywaniu treści w serwisach typu LMS, względnie LCMS, i polega na podaniu uczestnikowi kursu treści, z których może on korzystać w dowolnym momencie.

Innym podejściem do zdalnego nauczania jest wykorzystanie tzw. telemostów, tworzonych głównie na uczelniach, umożliwiających nauczycielą z różnych stron świata prowadzenie wykładów. Niestety technologia jest mało elastyczna i dostarcza ograniczonych możliwości interakcji pomiędzy prowadzącym a słuchaczami. Telemosty stosowane są przeważnie po to, aby umożliwić wysłuchanie wykładów prelegenta znajdującego się w odległym miejscu. Ma on wówczas do dyspozycji szereg środków ułatwiających mu prowadzenie wykładu - między innymi prezentację „mapy myśli” czy „białe tablice”. Z perspektywy studenta przebywającego w sali wykładowej różnica pomiędzy wykładem tradycyjnym a telemostem polega jedynie na tym, iż w tym drugim przypadku student ogląda wykładowcę na ekranie.

W literaturze zagadnienia pojawia się wiele interesujących koncepcji, łączących nauczanie zdalne z nauczaniem w tradycyjnych klasach. Można wśród nich wyróżnić modele, które opierają się na współpracy uniwersytetów z różnych krajów, studentów indywidualnych lub grup studenckich z różnych rejonów globu. Ciekawe doświadczenia i modele połączenia nauczania synchronicznego z tradycyjnym przedstawili w swym opracowaniu Megan Hastie, I-Chun Hung, Nian-Shing Chen i Kinshuk, pracujący na trzech uniwersytetach zlokalizowanych w różnych rejonach świata¹. Autorzy ci wyróżnili dziewięć modeli przeprowadzania zajęć łączących tradycyjne i wirtualne klasy, z różnymi wariantami połączeń studentów, grup studenckich i prowadzących zajęcia. Wykorzystanie różnorodnych kombinacji metodyk kształcenia daje dość pełny pogląd na uniwersalność metod zdalnego nauczania.

Model pierwszy, zastosowany do kursów e-commerce, łączył fizyczną klasę w Paryżu ze studentami z Helsinek zgromadzonymi w przestrzeni wirtualnej internetu. Nie było tu nauczyciela, a zajęcia miały formę dyskusji o procedurach i wykorzystaniu serwisu eBay. W drugim modelu pojawił się nauczyciel, który prowadził sesje z wykorzystaniem 3-Dimensional Virtual Reality na kanale Discovery. Zainteresowani studenci mogli, za pośrednictwem internetu, brać udział w cyklicznych sesjach, trwających 60 minut. W modelu trzecim wykorzystano klasę tradycyjną, w której zajęcia również prowadził nauczyciel i do której poprzez internet dołączali studenci z zewnątrz. W czwartym modelu wykorzystano typową technikę telemostów. Piąty model zaprojektowany został specjalnie do kształcenia nauczycieli. Nauczyciele zostali zgromadzeni w klasach tradycyjnych, jak również w cyberprzestrzeni. Model ten zastosowano w szkoleniu kadry, zastępując tym samym tradycyjne centra szkoleniowe. W szóstym modelu nauczyciele zgrupowani byli zarówno w klasach fizycznych, jak i wirtualnych, natomiast studenci uczestniczyli w zajęciach jedynie w klasach fizycznych. Typowym przykładem zastosowania tego modelu jest forma zajęć, w której nauczyciel prowadzący zajęcia w klasie fizycznej korzysta z pomocy z ekspertów obecnych w cyberprzestrzeni. Siódmy model zaprezentowany przez autorów dotyczył sytuacji, w której prowadzący zajęcia zgromadzeni są w przestrzeni wirtualnej, natomiast studenci znajdują się albo w klasach tradycyjnych, albo uczestniczą w zajęciach za pośrednictwem internetu. W modelu ósmym nauczyciele zgromadzeni są zarówno w klasach tradycyjnych, jak i wirtualnych, natomiast studenci biorą udział w zajęciach jedynie poprzez internet. Dziewiąty model przedstawiony przez autorów łączy nauczycieli i studentów zarówno z klas tradycyjnych, jak i wirtualnych. Jest to model, który według autorów najlepiej sprawdził się podczas testowania poszczególnych rozwiązań.

Wszystkie przedstawione koncepcje można stosować oddzielnie lub w połączeniu, w klasach typowo wirtualnych, tradycyjnych lub mieszanych. Analizując te metody oraz opracowane sieci testowe, można stwierdzić, że bardzo dobrze zdają one egzamin przy przekazywaniu takich treści nauczania, w których ważnym elementem jest prezentacja wiedzy. Żadna z przedstawionych sieci testowych nie posiada jednak mechanizmów gwarantujących interakcję ze studentem. Niniejsze opracowanie przedstawia nową metodę zdalnego nauczania, łączącą nauczanie synchroniczne, asynchroniczne oraz system maszyn wirtualnych tworzących zdalne laboratorium specjalistyczne. Rozwiązanie to bazuje na wspomnianym wcześniej dziewiątym modelu nauczania, łącząc go z mechanizmem wirtualnych laboratoriów, w których możliwa jest pełna interakcja pomiędzy prowadzącym a studentem.

Bazowe elementy zastosowane w ZSZN

Przedstawione powyżej metody zdalnego nauczania sprawdzają się w przedstawianiu treści z dziedzin ekonomicznych i humanistycznych. Zastosowanie systemów synchronicznych bardzo dobrze uzupełnia treści wykładów i ćwiczeń zamieszczonych na platformach LMS. Student może czynnie uczestniczyć w ćwiczeniach, kontaktując się za pomocą internetu z klasą tradycyjną lub wirtualną, w prowadzenie zajęć można też aktywnie włączyć ekspertów dostępnych online lub nauczycieli z różnych stron świata. Dostępne obecnie systemy e-learningowe mają jednak jedno znaczące ograniczenie: nie dysponują mechanizmami umożliwiającymi interakcję ze studentem, a taka interakcja jest bardzo potrzebna przy zajęciach praktycznych, np. z obsługi aplikacji, czy też administrowania systemem. W proponowanym nowym rozwiązaniu do platform wykorzystywanych dotychczas dołączono system maszyn wirtualnych, który umożliwia pełną kontrolę czynności wykonywanych przez studenta podczas prowadzonych zajęć, zapewniając również możliwość zdalnej pracy nauczyciela na maszynie studenckiej.

Drugim mankamentem stosowanych obecnie systemów jest brak jednolitego zarządzania systemami synchronicznymi i asynchronicznymi. Proponowane rozwiązanie nie tylko dołącza wirtualne laboratoria do metod nauczania online, ale także wprowadza scentralizowane zarządzanie uczestnikami, nauczycielami, treściami nauczania, czasem prowadzenia szkoleń i systemem wirtualnych laboratoriów.

Podstawowym elementem, na którym oparto ZSZN, jest platforma e-learningu asynchronicznego ILIAS (Integriertes Lern-, Informations- und Arbeitskooperations System)². Jest to niemiecki system klasy LMS i LCMS, rozwijany w ramach projektu open source przez Uniwersytet w Kolonii. Przy wyborze systemu e-learningu asynchronicznego brano pod uwagę następujące aspekty:

• Dostępność kodu źródłowego - system powinien być oparty na wolnym kodzie źródłowym, pozwalającym na przeprowadzenie zmian i wprowadzenie nowych funkcji, dostosowujących ILIAS do wymagań ZSZN, np. automatycznego tworzenia kont dla użytkowników i dołączania ich do grup.
• Mechanizmy zarządzania użytkownikami, grupami oraz materiałami dydaktycznymi - ILIAS zawiera wszystkie te mechanizmy, dodatkowo zarządzanie oparte jest na rolach. Przydział użytkowników i grup do pełnienia odpowiednich ról w systemie bardzo usprawnia cały proces zarządzania.
• System ILIAS wyposażony jest standardowo w aplikacje do tworzenia materiałów dydaktycznych, testów i quizów oraz umieszczania multimediów. Bardzo ważnym elementem jest dodatek eLAIX, pozwalający na automatyczne generowanie modułów nauczania z dokumentów OpenOffice. Dodatek ten wyróżnia ILIAS na tle pozostałych platform e-learningowych.
• W systemie ILIAS dostępne są również narzędzia służące organizacji pracy oraz komunikacji pomiędzy uczestnikami kursów. Wymienić tutaj można m.in. czat, forum, kalendarze, wiki.

Bazując na danych tworzonych w systemie ILIAS, dołączono system umożliwiający prowadzenie zajęć na odległość w czasie rzeczywistym. Przy wyborze platformy e-learningu synchronicznego kierowano się przede wszystkim otwartością kodu źródłowego. W tych systemach niestety nie ma tak szerokiego wyboru jak w przypadku platform LMS czy LCMS. Wybór padł na system konferencyjny DimDim³, który można wykorzystać bezpłatnie przy organizowaniu konferencji w małych grupach lub za niewielką opłatą - dla dużej liczby uczestników. Ponieważ powstał on w ramach projektu open source - jak przy wszystkich tego rodzaju projektach - istnieje wersja oparta na licencji GPL, którą można zainstalować na swoich serwerach. DimDim posiada wszystkie funkcje, jakie oferują systemy konferencyjne. Za jego pomocą można udzielać głosu słuchaczom lub przekazać przewodnictwo innym osobom, a uczestnicy słyszą się i widzą wzajemnie. DimDim jest również wyposażony w funkcję dzielenia ekranów dla wszystkich użytkowników. System ten pozwala na wykorzystanie „białej tablicy”, na której można m.in. rysować i wstawiać tekst. Można również pokazywać uczestnikom prezentacje w programie PowerPoint lub w formacie PDF i jednocześnie zaznaczać oraz rysować na nich w identyczny sposób, jak za pomocą „białej tablicy”. Dodatkowo system ten pozwala dzielić się podczas konferencji treściami, do których mamy dostęp za pomocą przeglądarek.

System wirtualnego laboratorium jest trzecim i ostatnim komponentem ZSZN. Został opracowany przez zespół pod kierownictwem autorki, na bazie systemu maszyn wirtualnych Xen⁴. Jak już wspomniano, połączenie systemu LMS i systemów konferencyjnych można stosować do prowadzenia zajęć, w czasie których wykładowca przedstawia treści nauczania w formie prezentacji. Jeśli uczestnik takiego spotkania ma trudności z wykonaniem jakiegoś zadania, prowadzący może jedynie poprosić o wyświetlenie ekranu studenta i metodą słownego objaśniania rozwiązywać zaistniały problem. Wprowadzenie systemu wirtualnego laboratorium pozwala natomiast na interakcję pomiędzy prowadzącym a studentami. Maszynę instruktorską widzą wszyscy uczestnicy szkolenia, a instruktor może równocześnie ze studentem pracować na jego maszynie i dzięki temu na bieżąco pomagać w rozwiązywaniu powstałych problemów.

Kolejnym powodem wykorzystania wirtualnego laboratorium jest fakt, iż dzięki temu usunięty zostaje problem instalacji nowego oprogramowania na indywidualnych komputerach studentów. Znikają tym samym techniczne trudności instalacyjne, a także problem zakupu i oddania do dyspozycji poszczególnym studentom licencji na specjalistyczne oprogramowanie. Student korzysta w czasie zajęć z licencjonowanego oprogramowania udostępnianego wraz z maszyną wirtualną. Dodatkowy element wirtualnego laboratorium stanowi zastosowanie narzędzia ITalc, pozwalającego na tryb pracy interaktywnej na każdej z maszyn uczestników, a także zapis bieżących sesji oraz tryb pracy z pokazem maszyny instruktorskiej. System maszyn wirtualnych i sposób pracy z nimi zostały opisane dokładniej w opracowaniu Wirtualizacja na usługach e-learningu⁵.

Podstawowe założenia zintegrowanego systemu zdalnego nauczania

Idea, która przyświecała powstaniu systemu, była następująca: należało w jednym miejscu skupić zarządzanie wszystkimi trzema składnikami systemu. Tworzenie grup i kont w każdym systemie osobno jest bardzo pracochłonne i generuje szereg błędów. Co więcej, konieczne było zsynchronizowanie całości z pobieraniem danych z systemu uczelnianego.

Pierwszym krokiem w kierunku ujednolicenia wprowadzania danych było jednorazowe utworzenie kont w systemie ILIAS, które automatycznie zostały wykorzystane przez DimDim oraz - w przypadku zajęć laboratoryjnych - przez maszyny wirtualne.

Za pomocą ZSZN - z dwóch poziomów: instruktora i administratora - możemy zarządzać grupami i użytkownikami, sesjami nauczania synchronicznego oraz maszynami wirtualnymi. Poziom administratora daje możliwość tworzenia profili instruktorskich i przypisywania do danego profilu poszczególnych funkcji systemu (rysunek 1). Tworząc profil instruktora, ustalamy możliwość wykonywania przez niego określonych czynności w systemie.

Rysunek 1. Tworzenie profilu instruktorskiego Źródło: widok przykładowego profilu instruktorskiego, www.natp.wsiz.rzeszow.pl
Wśród funkcji systemu mamy możliwość dodawania, edycji i usuwania wiadomości. Funkcje dotyczą też sesji nauczania synchronicznego. Można je również dodawać, edytować bądź usuwać. Przy tych czynnościach możemy wyznaczać czas rozpoczęcia sesji synchronicznej, nadać nazwę danej sesji, regulować długość jej trwania oraz ustalić kod dostępu do niej. Utworzoną sesję instruktor przypisuje odpowiedniej grupie. Uczestnicy szkolenia, logując się na własne konta w systemie, widzą przypisane im sesje i klikając na nie, uzyskują dostęp do pokoju utworzonego przez instruktora oraz rozpoczętej przez niego sesji. Jeżeli instruktor nie rozpocznie sesji, uczestnik nie będzie mógł korzystać z danego pokoju. Na rysunku 2 pokazano sposób tworzenia sesji i przydzielanie odpowiednich sesji grupom.

Rysunek 2. Opcje tworzenia, usuwania oraz edycji sesji nauczania synchronicznego Źródło: widok ekranu instruktorskiego, www.natp.wsiz.rzeszow.pl
Następną funkcją jest dodawanie materiałów z systemu ILIAS oraz przypisywanie tych materiałów do odpowiednich grup. Po dokonaniu takiego przypisania użytkownikowi ukazują się dostępne dla niego materiały dydaktyczne oraz sesje opatrzone datami i godzinami ich odbywania.

Kolejną opcją jest zarządzanie maszynami wirtualnymi. Mamy tu do dyspozycji funkcję pozwalającą na tworzenie maszyn wirtualnych. Daje ona możliwość tworzenia całego zestawu dla grupy lub pojedynczych maszyn wirtualnych dla członków grupy. Dodatkowo możemy zarządzać maszynami wirtualnymi poszczególnych użytkowników, kasować je, ponownie uruchamiać lub też odbudowywać z obrazu źródłowego. Wśród tych opcji pojawia się jeszcze jedna możliwość - wykorzystanie maszyn wirtualnych w wybranych przedziałach czasowych. Do wyznaczania przedziałów służy opcja Inne akcje dla pojedynczych maszyn wirtualnych. Możliwe jest także wyznaczanie przedziałów czasowych w trakcie tworzenia maszyn wirtualnych lub za pomocą kalendarza. Plik kalendarza można utworzyć samemu według szablonu lub wykorzystać już utworzone kalendarze z rozkładem zajęć. Po zaimportowaniu pliku kalendarza specjalny skrypt, uruchomiony i działający w tle systemu, włącza i zamyka maszyny wirtualne odpowiednio na czas zajęć. Ostatnią funkcją zaprojektowaną w ZSZN jest tworzenie maszyn wirtualnych i kont użytkowników z pliku programów Excel lub Calc OpenOffice.

Dla użytkownika interfejs wygląda tak, jak na rysunku 3.

Rysunek 3. Interfejs użytkownika Źródło: widok przykładowego interfejsu użytkownika, www.natp.wsiz.rzeszow.pl
Po kliknięciu Dostępnych materiałów ZSZN przenosi użytkownika do systemu ILIAS, do materiałów przeznaczonych dla jego grupy. By uczestniczyć w sesjach synchronicznych, użytkownik musi kliknąć na odpowiedni termin z sekcji Sesje. Jeżeli instruktor rozpoczął sesję, użytkownik zostanie przeniesiony do systemu DimDim, do pokoju zarezerwowanego dla danej sesji (rysunek 4).

Rysunek 4. Sesja e-learningu synchronicznego Źródło: widok przykładowego ekranu w aplikacji DimDim
Natomiast jeżeli instruktor nie rozpoczął sesji, użytkownik otrzyma zawiadamiający o tym komunikat. Trzeba w tym miejscu zauważyć, iż użytkownik nie dostanie się do sesji z innego miejsca. Nawet jeśli skopiuje odnośnik, brak odpowiedniego hasła nie pozwoli mu na zalogowanie się do danej sesji.

Podsumowanie

Zintegrowany system zdalnego nauczania powstał w odpowiedzi na zapotrzebowanie nauczycieli i instruktorów na globalny system, integrujący różne rodzaje zdalnego nauczania. Systemy, które zostały połączone w jedną całość, były w przeszłości wykorzystywane osobno, co wymagało zarządzania co najmniej trzema kontami dla jednego użytkownika. ZSZN połączył w całość system asynchroniczny i synchroniczny, dając do dyspozycji administratorowi i nauczycielowi jeden interfejs graficzny do zarządzania całym procesem zdalnego nauczania. Dodatkowo ZSZN został wyposażony w interfejs graficzny do zarządzania systemem maszyn wirtualnych wykorzystywanych w wirtualnym laboratorium. Interfejs jest tak skonstruowany, by umożliwić pracę w wirtualnym laboratorium dużej liczbie grup studenckich, optymalizując czas pracy na jednym hoście - gospodarzu wirtualnych laboratoriów. Interfejs ma wbudowaną funkcję, która nie pozwala na uruchomienie zbyt dużej liczby maszyn wirtualnych, proponując przeniesienie terminów, względnie przeniesienie wirtualnego laboratorium na inną maszynę goszczącą wirtualne laboratoria. Dodanie tej funkcji do ZSZN spowodowało, iż system stał się unikatowy na rynku oprogramowania służącego do prowadzenia zajęć na odległość i niewiele dostępnych systemów można z nim porównać. ZSZN można wykorzystać zarówno w tradycyjnych klasach, jak i w połączeniu tradycyjnych klas z klasami wirtualnymi. Ta funkcja przyczynia się do aktywacji studentów i uczniów niepełnosprawnych, umożliwiając im uczestniczenie w zajęciach prowadzonych w trybie stacjonarnym.

Bibliografia

• M. Hastie, I-Chun Hung, Nian-Shing Chen, Kinshuk, A blended synchronous learning model for educational international collaboration, „Innovations in Education and Teaching International” 2010, t. 47, nr 1.
• L. Pyzik, Wirtualizacja na usługach e-learningu, „e-mentor” 2010, nr 1(33).

Netografia

• http://www.ilias.de/docu/.
• http://www.dimdim.com/.
• http://www.xen.org/.