Ορισµός της Λογισµικής Αρχιτεκτονικής

Είναι προφανές ότι πρέπει να υπάρχει ένας κοινά αποδεκτός ορισµός της έννοιας της λογισµικής αρχιτεκτονικής (software architecture), ώστε να µπορούµε να την περιγράψουµε και να την αναλύσουµε. ∆υστυχώς η επιστηµονική κοινότητα της Λογισµικής Μηχανικής (Software Engineering) δεν έχει καταλήξει οµόφωνα σε έναν τέτοιο κοινό ορισµό, δεδοµένου και του γεγονότος ότι το όλο γνωστικό πεδίο είναι ακόµα εξαιρετικά ανώριµο [Eriksson and Penker 2000]. Μια σύγχυση που απορρέει από αυτή την έλλειψη οµοφωνίας είναι και το γεγονός ότι η λογισµική αρχιτεκτονική λανθασµένα θεωρείται ταυτόσηµη µε το υψηλού επιπέδου σχέδιο (high-level design). Στον ίδιο τον όρο της αρχιτεκτονικής συχνά δίνονται διαφορετικοί ορισµοί ανάλογα µε το συγκεκριµένο γνωστικό πεδίο και πρόβληµα που εξετάζεται κάθε φορά.

Αν πρέπει να διαλέξουµε έναν από τους ορισµούς που έχουν κατά καιρούς προταθεί, ο πιο ενδεδειγµένος και κοινά αποδεκτός είναι ο ορισµός που χρησιµοποιείται στο πρότυπο IEEE Std 1471-2000 «Συνιστώµενη Πρακτική για την Περιγραφή της Αρχιτεκτονικής των Συστηµάτων µε Μείζονα Λογισµικά Υποσυστήµατα» (Recommended Practice for Architectural Description of Software-Intensive Systems) του οργανισµού IEEE [IEEE 2000]. Το πρότυπο αυτό αναφέρει: «αρχιτεκτονική είναι η θεµελιώδης οργάνωση ενός συστήµατος, η οποία ενυπάρχει στις ψηφίδες του, στις συσχετίσεις µεταξύ τους και µε το περιβάλλον και στις αρχές που διέπουν τη σχεδίασή της και την εξέλιξή της» (the fundamental organization of a system, embodied in its components, their relationships to each other and the environment, and the principles governing its design and evolution).

Υπάρχουν δύο ακόµα ορισµοί που έχουν προταθεί από το Ινστιτούτο Τεχνολογίας Λογισµικού (Software Engineering Institute) στο πανεπιστήµιο Carnegie Mellon, και έχουν τύχει ευρείας αποδοχής από την επιστηµονική κοινότητα:

1. «Η λογισµική αρχιτεκτονική ενός προγράµµατος ή ενός υπολογιστικού συστήµατος είναι η δοµή ή οι δοµές που περιέχουν λογισµικές ψηφίδες, τις εξωτερικά ορατές ιδιότητες των ψηφίδων αυτών και τις συσχετίσεις µεταξύ τους». (The software architecture of a program or computing system is the structure or structures of the system, which comprise software components, the externally visible properties of those components, and the relationships among them) [Bass et al. 1998].

2. «Αφηρηµένα, η λογισµική αρχιτεκτονική περιλαµβάνει την περιγραφή των στοιχείων εκείνων, εκ των οποίων κατασκευάζονται τα λογισµικά συστήµατα, τις διαδράσεις µεταξύ των στοιχείων αυτών, τα µορφήµατα που καθοδηγούν τη σύνθεση τους και τους περιορισµούς στα µορφήµατα αυτά». (Abstractly, software architecture involves the description of elements from which systems are built, interactions among those elements, patterns that guide their composition, and constraints on these patterns) [Shaw and Garlan 1996].

Οι παραπάνω ορισµοί, αν και επιφανειακά φαίνονται διαφορετικοί, στην ουσία περιλαµβάνουν τις ίδιες έννοιες και αρχές:

Τα συστήµατα αποτελούνται από ψηφίδες (components).

Οι ψηφίδες ενός συστήµατος σχετίζονται και αλληλεπιδρούν µεταξύ τους αλλά και µε το περιβάλλον, µέσω εξωτερικά ορατών ιδιοτήτων ή διαπροσωπειών.

Η λογισµική αρχιτεκτονική αφορά πρωταρχικά στη δοµή ή οργάνωση ενός λογισµικού συστήµατος, στην οποία περιλαµβάνονται οι ψηφίδες του και οι αλληλεπιδράσεις τους.

Η οργάνωση αυτή υπόκειται σε κάποιες αρχές ή µορφήµατα (patterns).

Στην αρχιτεκτονική των κτιρίων, η αρχιτεκτονική δε σχεδιάζεται σχεδόν ποτέ εκ του µηδενός, αλλά επαναχρησιµοποιούνται αρχιτεκτονικές που έχουν δοκιµαστεί και εφαρµοστεί στο παρελθόν. Συµβαίνει το ίδιο και στη λογισµική αρχιτεκτονική; Στο ερώτηµα αυτό επιχειρεί να δώσει απάντηση η επόµενη ενότητα.

2.2 3 Επαναχρησιµοποίηση σε επίπεδο αρχιτεκτονικής.

Η επαναχρησιµοποίηση σε επίπεδο λεπτοµερούς σχεδίασης δεν είναι κάτι καινούριο στον κλάδο της Λογισµικής Μηχανικής. Ο Dennis Allison, καθηγητής στο Πανεπιστήµιο του Stanford συνήθιζε να λέει τη χαρακτηριστική ρήση: «Ο νο. 1 κανόνας στην Λογισµική

-36-

Μηχανική είναι: µην το ανακαλύψετε ξανά, κλέψτε το!» [Mowbray and Ruh 1997]. Ωστόσο η επαναχρησιµοποίηση σε επίπεδο αρχιτεκτονικής σχεδίασης είναι σχετικά πρόσφατη ιδέα και θεωρείται πλέον ένα από τα σηµεία κλειδιά στην ανάπτυξη σύγχρονων λογισµικών συστηµάτων. Πραγµατικά η επαναχρησιµοποίηση αρχιτεκτονικής εµπειρίας, αντί για τη σχεδίαση εκ του µηδενός, είναι πιθανώς η πλέον πολύτιµη στρατηγική από το σύνολο των τεχνικών επαναχρησιµοποίησης [Szyperski 1999]. Η επαναχρησιµοποίηση σε επίπεδο αρχιτεκτονικής υφίσταται σε τρία επίπεδα, τα οποία παρουσιάζονται από το λιγότερο στο περισσότερο ωφέλιµο [Bass et al. 1998]:

Ένα αρχιτεκτονικό στυλ (architectural style) ή αρχιτεκτονικό µόρφηµα (architectural pattern), είναι µια περιγραφή των τύπων κάποιων ψηφίδων και ένα µοτίβο για την αλληλεπίδραση τους σε χρόνο εκτέλεσης [Shaw et al. 1996, Buschmann et al 1996]. Για παράδειγµα στο αρχιτεκτονικό στυλ Πελάτη-Εξυπηρετητή (Client-Server), ο πελάτης και ο εξυπηρετητής είναι δύο τύποι ψηφίδων και η αλληλεπίδραση τους περιγράφεται µε τη βοήθεια ενός πρωτοκόλλου.

Ένα µοντέλο αναφοράς (reference model), περιγράφει το διαχωρισµό της λειτουργικότητας µαζί µε τη ροή δεδοµένων µεταξύ των διαφόρων µερών.

Συνήθως τέτοια µοντέλα προέρχονται από ένα ώριµο γνωστικό πεδίο. Για παράδειγµα στο πεδίο των µεταγλωττιστών ένα τέτοιο µοντέλο περιγράφει ποια είναι τα τυποποιηµένα µέρη ενός µεταγλωττιστή και πώς αυτά δια-λειτουργούν.

Ένα άλλο κλασσικό παράδειγµα µοντέλου αναφοράς είναι το µοντέλο Open systems Interconnection (OSI)του οργανισµού ISO.

Μια αρχιτεκτονική αναφοράς (reference architecture) είναι στην ουσία ένα µοντέλο αναφοράς αντιστοιχισµένο σε συγκεκριµένες ψηφίδες, οι οποίες υλοποιούν τη λειτουργικότητα που περιγράφεται στο µοντέλο αναφοράς. Οι αρχιτεκτονικές αναφοράς προϋποθέτουν, ακόµα περισσότερο και από τα µοντέλα αναφοράς, µια ωριµότητα στο πεδίο που θα εφαρµοστούν.

Τα αρχιτεκτονικά µορφήµατα και τα µοντέλα αναφοράς δεν είναι λογισµικές αρχιτεκτονικές αλλά χρήσιµα βήµατα προς την κατεύθυνση της σχεδίασης µιας λογισµικής αρχιτεκτονικής.

Αντίθετα µια αρχιτεκτονική αναφοράς µπορούν να θεωρηθεί ως λογισµική αρχιτεκτονική καθώς η διαφορά τους έγκειται απλά στις συγκεκριµένες αποφάσεις υλοποίησης.

Ένα αρχιτεκτονικό µόρφηµα περιγράφει τους τύπους των ψηφίδων και τον τρόπο που αλληλεπιδρούν αλλά δεν ασχολείται µε τη λειτουργικότητα που υλοποιούν αυτές. Ένα µοντέλο αναφοράς διαχωρίζει τη λειτουργικότητα σε επιµέρους λειτουργίες, χωρίς όµως να καθορίζει ποιες συγκεκριµένες ψηφίδες υλοποιούν τις λειτουργίες αυτές. Μια αρχιτεκτονική αναφοράς ουσιαστικά συνδυάζει τα δύο προηγούµενα, δηλαδή καθορίζει και το διαχωρισµό

των επιµέρους λειτουργιών, αλλά και την αποσύνθεση του συστήµατος σε ψηφίδες που επιτελούν τις λειτουργίες αυτές.

Οι σχέσεις µεταξύ των διαφόρων επιπέδων επαναχρησιµοποίησης αρχιτεκτονικής σχεδίασης, σύµφωνα µε το [Bass et al. 1998] φαίνεται στο Σχήµα 2.1. Είναι φανερό ότι οι αρχιτεκτονικές αναφοράς εξειδικεύουν τόσο κάποια αρχιτεκτονικά στυλ όσο και κάποιο µοντέλο αναφοράς. Οι αρχιτεκτονικές αναφοράς υλοποιούνται σε συγκεκριµένες αρχιτεκτονικές λογισµικών συστηµάτων.

Μοντέλο Ανα φοράς Αρχιτεκτονικό Μόρφηµα

Αρχιτεκτονική Αναφοράς

Λογισµική Αρχιτεκτονική

Σχήµα 2.1: Οι σχέσεις µεταξύ των αρχιτεκτονικών στυλ, των µοντέλων αναφοράς, των αρχιτεκτονικών αναφοράς και των υλοποιηµένων αρχιτεκτονικών λογισµικού.

Τα Συστήµατα ∆ιαχείρισης της Μάθησης είναι ένα πεδίο που µόλις πρόσφατα άρχισε να ωριµάζει και δεν υπάρχουν ακόµα µοντέλα αναφοράς ή αρχιτεκτονικές αναφοράς. Στη διατριβή αυτή επιχειρείται να καλυφθεί το κενό αυτό µε τη σχεδίαση µιας αρχιτεκτονικής αναφοράς για τα συγκεκριµένα αυτά συστήµατα, ακολουθώντας σύγχρονες πρακτικές και µεθόδους της Λογισµικής Μηχανικής.

Ποια είναι όµως η διαδικασία που εφαρµόζεται στην πράξη για την αρχιτεκτονική σχεδίαση λογισµικών συστηµάτων; Στην εποµένη ενότητα παρατίθενται τα βήµατα της διαδικασίας αυτής.

-38-

2.2.4 Ανάπτυξη λογισµικού που βασίζεται στην αρχιτεκτονική

Το µοντέλο ανάπτυξης λογισµικού που βασίζεται στην αρχιτεκτονική (architecture-centric software development), θεωρεί την αρχιτεκτονική ως το κεντρικό προϊόν όλης της αναπτυξιακής διαδικασίας [Jacobson et al. 1997]. Η αρχιτεκτονική είναι η πυξίδα που κατευθύνει όλη την αναπτυξιακή οµάδα και οργανώνει όλες τις ροές εργασίας (workflows).

Στο µοντέλο ανάπτυξης λογισµικού µε βάση την αρχιτεκτονική, χονδρικά ορίζονται τα εξής βήµατα:

∆ηµιουργία του επιχειρησιακού µοντέλου (business model) για το σύστηµα, όπου καθορίζεται το επιχειρησιακό σύστηµα στο οποίο εντάσσεται το υπό ανάπτυξη λογισµικό σύστηµα και οι επιχειρησιακές διεργασίες (business processes) που αυτοµατοποιεί το τελευταίο.

Καθορισµός των απαιτήσεων, που σκοπό έχει να αποσαφηνίσει πώς το λογισµικό σύστηµα αλληλεπιδρά µε το εξωτερικό του περιβάλλον και τι ακριβώς κάνει το πρώτο προκειµένου να παρέχει υπηρεσίες στο τελευταίο.

∆ηµιουργία ή επιλογή (αν υπάρχουν έτοιµες λύσεις) της αρχιτεκτονικής. Αν υπάρχουν έτοιµες αρχιτεκτονικές για µια συγκεκριµένη κατηγορία συστηµάτων τότε γίνεται επιλογή µιας από αυτές σε σχέση µε κάποια συγκεκριµένα κριτήρια.

Σε αντίθετη περίπτωση η αρχιτεκτονική σχεδιάζεται εκ του µηδενός µε βάση τις απαιτήσεις από το σύστηµα.

Αναπαράσταση της αρχιτεκτονικής και µετάδοση της αναπαράστασης αυτής σε όλους τους ενδιαφερόµενους. Για να είναι µια αρχιτεκτονική όσο το δυνατό πιο αποδοτική και αποτελεσµατική πρέπει να αναπαρασταθεί και να δοθεί στους ενδιαφερόµενους µε τον πιο ξεκάθαρο και µη διφορούµενο τρόπο. Για το σκοπό αυτό το µέσο αναπαράστασης που είναι συνήθως µια ειδική γλώσσα περιγραφής αρχιτεκτονικών πρέπει να επιλεγεί προσεκτικά ώστε να είναι µη διφορούµενη και εύκολο να διαβαστεί από όλους.

Ανάλυση και αξιολόγηση της Λογισµικής Αρχιτεκτονικής, όπου το προϊόν της αρχιτεκτονικής που έχει παραχθεί στο προηγούµενο βήµα αναλύεται και αξιολογείται ώστε να διαπιστωθεί αν ικανοποιεί τις λειτουργικές αλλά και τις µη λειτουργικές ή ποιοτικές προδιαγραφές.

Λεπτοµερής σχεδίαση, όπου το αρχιτεκτονικό σχέδιο µετατρέπεται σε λεπτοµερές σχέδιο, καθορίζοντας αναλυτικά και σε χαµηλό επίπεδο όλες τις πτυχές του υπό ανάπτυξη συστήµατος.

Υλοποίηση βάσει της Αρχιτεκτονικής και συµµόρφωση µε αυτήν, όπου το αρχιτεκτονικό και το λεπτοµερές σχέδιο µετατρέπεται σε εκτελέσιµο κώδικα που υλοποιεί πλήρως τη λειτουργικότητα του συστήµατος. Ιδιαίτερη προσοχή

πρέπει να δοθεί ώστε η αναπτυξιακή οµάδα να συµµορφωθεί πιστά στις επιταγές του αρχιτεκτονικού σχεδίου και να µην υπάρχουν αποκλίσεις που µπορεί να θέσουν σε κίνδυνο την ικανοποίηση των ποιοτικών προδιαγραφών.

Στη συνέχεια από όλα αυτά τα βήµατα θα επικεντρωθούµε στη δηµιουργία και στην αναπαράσταση της αρχιτεκτονικής.

2.2 5 Προσεγγίσεις αρχιτεκτονικής σχεδίασης .

Επί του παρόντος, υπάρχουν τέσσερις εναλλακτικές προσεγγίσεις για τη σχεδίαση της αρχιτεκτονικής των λογισµικών συστηµάτων:

1. Η ακαδηµαϊκή προσέγγιση που συνίσταται από θεωρίες και πρακτικές που γεννήθηκαν σε πανεπιστήµια και ερευνητικά κέντρα, όπως εκείνες που περιγράφονται στα [Bass et al.

1998, Bosch 2000, ICL 1998, Shaw and Garlan 1996, Clements et al. 2002].

2. Η προσέγγιση της µεθοδολογίας Rational Unified Process, όπως περιγράφεται στα [RUP 2000, Kruchten 1995, Kruchten 1998]. Η προσέγγιση αυτή συνδέεται εγγενώς µε τη γλώσσα µοντελοποίησης Unified Modeling Language.

3. Η προσέγγιση του προτύπου Reference Model for Open Distributed Processing (RM-ODP), όπως περιγράφεται στα [ISO/IEC 1996a, ISO/IEC 1996b, ISO/IEC 1996c, Putman 2001].

4. Προσεγγίσεις από τη βιοµηχανία λογισµικού, όπως εκείνες που περιγράφονται στα [Hofmeister et al. 1999, Malveau and Mowbray 2001].

Στη διατριβή αυτή ακολουθείται η 2^η προσέγγιση για τους ακόλουθους λόγους:

Η 1^η προσέγγιση δεν είναι µια ενιαία, οµόφωνη, µε συνοχή πρόταση αλλά ένα συνωθύλευµα από πολλές θεωρίες, οι οποίες συχνά έρχονται σε αντίφαση µεταξύ τους.

Η 3^η προσέγγιση είναι ιδιαίτερα σύνθετη και πολύπλοκη και απευθύνεται σε έργα ανάπτυξης λογισµικού µεγάλης κλίµακας.

Η 4^η προσέγγιση είναι ίσως η πιο πρακτική πρόταση, αλλά πάσχει από το ίδιο πρόβληµα µε την ακαδηµαϊκή προσέγγιση, δηλαδή πρόκειται για αµάλγαµα πολλών διαφορετικών θεωριών και µεθόδων. Επιπροσθέτως στερείται τυπικών µεθόδων και τεχνικών για την περιγραφή της αρχιτεκτονικής.

Η γλώσσα µοντελοποίησης UML αποτελεί πρότυπο του οργανισµού Object Management Group [http://www.omg.org] και επιπλέον έχει καθιερωθεί ως πρότυπο στη βιοµηχανία λογισµικού. Η επιτυχία και η αποδοχή της γλώσσας

-40-

είναι τόσο µεγάλη που έχει αρχίσει να αντικαθιστά και τις Γλώσσες Περιγραφής Αρχιτεκτονικών που έχουν προταθεί κατά καιρούς [Medvidovic et al. 2002].

Η µεθοδολογία Rational Unified Process χαρακτηρίζεται από αρκετό φορµαλισµό ώστε να είναι ικανή να καθοδηγήσει τον αρχιτέκτονα στη σχεδίαση του συστήµατος χωρίς, ούτε να τον περιορίζει πολύ αλλά ούτε και να απαιτεί υπέρογκες λεπτοµέρειες.

Η Rational Unified Process δεν είναι µια µεθοδολογία µε τη στενή έννοια του όρου αλλά ένα πλαίσιο µεθοδολογίας (process framework), το οποίο η αναπτυξιακή οµάδα µπορεί να προσαρµόσει και ταιριάξει στις δικές της ανάγκες και στο πεδίο των Σ∆Μ.

Όσον αφορά τον τρόπο περιγραφής της αρχιτεκτονικής, κάθε µια από τις παραπάνω προσεγγίσεις, προτείνει το δικό της υπόδειγµα (template), για το πώς πρέπει να δοµείται και τι πρέπει να περιέχει µια τέτοια περιγραφή. Στη διατριβή αυτή, αν και ακολουθήθηκε η µεθοδολογία Rational Unified Process, ωστόσο δε χρησιµοποιήθηκε το υπόδειγµα της µεθοδολογίας αυτής για την περιγραφή της αρχιτεκτονικής. Θεωρήθηκε πιο σκόπιµο να χρησιµοποιηθεί το πρότυπο 1471-2000 της IEEE, καθότι πρόκειται για ένα κοινά αποδεκτό, διεθνές πρότυπο, γεγονός που διευκολύνει τη µετάδοση της αρχιτεκτονικής περιγραφής και την επικοινωνία µεταξύ των παραγόντων. Η γλώσσα που χρησιµοποιείται για την περιγραφή της αρχιτεκτονικής των λογισµικών συστηµάτων είναι το αντικείµενο της επόµενης υποενότητας.

2.2.6 Γλώσσες Περιγραφής της Αρχιτεκτονικής

Για την υποστήριξη του µοντέλου ανάπτυξης λογισµικού µε βάση την αρχιτεκτονική, είναι απαραίτητη η ύπαρξη τυπικών συµβολισµών για την αναπαράσταση της αρχιτεκτονικής, καθώς βέβαια και η ύπαρξη συνοδευτικών εργαλείων. Οι Γλώσσες Περιγραφής της Αρχιτεκτονικής (ΓΠΑ) έχουν προταθεί ως ένας τέτοιος τυπικός συµβολισµός, καθώς προέρχονται από µια γλωσσολογική προσέγγιση στην τυπική αναπαράσταση της αρχιτεκτονικής και συνεπώς απευθύνονται στις ελλείψεις των άτυπων αναπαραστάσεων.

Μια τυπική περιγραφή της αρχιτεκτονικής:

έχει µεγαλύτερη πιθανότητα από µια άτυπη να ακολουθηθεί επακριβώς και να συντηρηθεί από την αναπτυξιακή οµάδα

έχει µεγαλύτερη ισχύ και αντιµετωπίζεται ως επίσηµη και απαρέγκλιτη.

µπορεί να µεταφερθεί στην ανάπτυξη άλλων έργων και να επαναχρησιµοποιηθεί.

Αποτελεί τη βάση για την αυτοµατοποίηση της αρχιτεκτονικής σχεδίασης µε εργαλεία που την υποστηρίζουν, π.χ. παραγωγή σχεδίου, παραγωγή κώδικα κ.λπ.

Οι ΓΠΑ έχουν αναδειχθεί τα τελευταία χρόνια ως η µόνη λύση για την τυπική αναπαράσταση της αρχιτεκτονικής των λογισµικών συστηµάτων [Clements 1996, Bass et al.

1998, Shaw and Garlan 1994, Shaw et al. 1996, Medvidovic and Taylor 2000]. Αποτελούν έναν πρότυπο συµβολισµό, ο οποίος [Bass et al. 1998, Clements 1995]:

1. Εµπεριέχει γραφηµατική σύνταξη.

2. Αποσκοπεί στη µοντελοποίηση λογισµικών συστηµάτων.

3. Συλλαµβάνει τη λογική της σχεδίασης.

4. Ασχολείται µε τη ροή δεδοµένων και τη ροή ελέγχου του λογισµικού.

5. Αναπαριστά ιεραρχικά επίπεδα λεπτοµέρειας.

6. Αναπαριστά τόσο στατική όσο και δυναµική πληροφορία.

Οι ΓΠΑ των λογισµικών συστηµάτων αποτελούν αντικείµενο έρευνας την τελευταία δεκαετία. Η µικρή ηλικία των γλωσσών αυτών δεν έχει επιτρέψει την ευρεία διάδοση και χρήση τους έξω από τα ερευνητικά εργαστήρια στα οποία δηµιουργήθηκαν, ωστόσο έχουν ήδη αρχίσει να κάνουν τα πρώτα βήµατα τους στη βιοµηχανία λογισµικού και στην ανάπτυξη εµπορικών εφαρµογών. Επίσης η αργή εξάπλωση τους οφείλεται και στην ασυµφωνία που υπάρχει ανάµεσα στους ερευνητές σε θέµατα όπως: τί ακριβώς είναι µια ΓΠΑ, και ποιες πλευρές της λογισµικής αρχιτεκτονικής πρέπει να αποτυπώνονται µε µια ΓΠΑ κ.λπ.

Αρκετές ΓΠΑ έχουν προταθεί και χρησιµοποιηθεί κατά καιρούς, όπως: Aesop [Garlan et al. 1994, Garlan 1995], ArTek [Terry et al. 1995], C2 [Medvidovic et al. 1996, Medvidovic et al. 1999], Darwin [Magee et al. 1995, Magee and Kramer 1996], LILEANNA [Tracz 1993], MetaH [Binns et al. 1996, Vestal 1996], Rapide [Luckham and Vera 1995, Luckham et al. 1995], SADL [Moriconi and Riemenschneider 1997, Moriconi et al. 1995], UniCon [Shaw et al. 1995, Shaw et al. 1996], Weaves [Gorlick and Razouk 1991, Gorlick and Quilici 1994], και Wright [Allen 1997, Allen and Garlan 1997]. Αν και οι γλώσσες αυτές αυξάνονται διαρκώς σε αριθµό, παρουσιάζουν σηµαντικές διαφορές όσον αφορά τους τύπους αφαίρεσης που υποστηρίζουν και τις δυνατότητες αρχιτεκτονικής ανάλυσης που παρέχουν.

Ωστόσο δεν υπάρχουν σήµερα καθολικά αποδεκτές ΓΠΑ και άµεση συνέπεια της έλλειψης καθιερωµένων προτύπων είναι ότι οι αρχιτέκτονες λογισµικού περιγράφουν την αρχιτεκτονική µε αυθαίρετο και αδόµητο τρόπο, γεγονός που δυσχεραίνει την επαναχρησιµοποίηση, αυξάνει το κόστος ανάπτυξης και υποσκάπτει την ποιότητα του τελικού προϊόντος.

-42-

Γνωστά προβλήµατα στην περιγραφή της αρχιτεκτονικής των λογισµικών συστηµάτων στις υπάρχουσες ΓΠΑ είναι:

η αδυναµία να περιγράψουν τις διαδράσεις µεταξύ των υποσυστηµάτων λογισµικού

η φτωχή δυνατότητα περιγραφής της αφαίρεσης η έλλειψη σωστής περιγραφής των διαπροσωπειών

η κακή υποστήριξη του βασισµένου σε ψηφίδες µοντέλου λογισµικού (component software paradigm)

η έλλειψη στην ενσωµάτωση διαφόρων προγραµµατιστικών γλωσσών ή παραδειγµάτων λογισµικού (software paradigms)

η κακή υποστήριξη για ενσωµάτωση των υπαρχόντων λογισµικών συστηµάτων (legacy systems) στην αρχιτεκτονική περιγραφή νέων συστηµάτων

Σήµερα επικρατεί γενικά σύγχυση ως προς το ποιες γλώσσες θεωρούνται ΓΠΑ. Η σύγχυση αυτή επιτείνεται καθώς και άλλα είδη γλωσσών όπως οι γλώσσες µοντελοποίησης, οι γλώσσες προδιαγραφής απαιτήσεων από το λογισµικό, οι γλώσσες σχεδίασης κ.λπ. χρησιµοποιούνται για την περιγραφή της λογισµικής αρχιτεκτονικής [Bass et al. 1998, Clements 1995, Chaudet and Oquendo 2000, Medvidovic and Taylor 2000, Robbins et al. 1998]. Ένα ελάχιστο σύνολο απαιτήσεων για να χαρακτηριστεί µια γλώσσα ως ΓΠΑ είναι το εξής [Bass et al. 1998, Clements 1996]:

1. Πρέπει να υποστηρίζει τις εργασίες της αρχιτεκτονικής σχεδίασης, εκλέπτυνσης και επικύρωσης. Πρέπει να περιέχει κανόνες που να ορίζουν µια πλήρη και συνεπή αρχιτεκτονική.

2. Πρέπει να παρέχει τη δυνατότητα αναπαράστασης των περισσοτέρων από τα κοινά αρχιτεκτονικά στυλ.

3. Πρέπει να παρέχει διαφορετικές όψεις του συστήµατος που περιέχουν αρχιτεκτονική πληροφορία και ταυτόχρονα να υποκρύπτει λεπτοµέρειες υλοποίησης.

4. Πρέπει να υποστηρίζει την περιγραφή µιας οικογένειας λογισµικών προϊόντων (software product family), τα οποία έχουν µια βασική κοινή αρχιτεκτονική.

5. Πρέπει να υποστηρίζει είτε την ανάλυση της αρχιτεκτονικής, είτε την αυτόµατη παραγωγή ψηφίδων.

Η σύγχρονη τάση στις ΓΠΑ είναι η χρήση της διεθνώς αποδεκτής γλώσσας µοντελοποίησης UML, είτε αυτούσια είτε αντιστοιχίζοντας υπάρχουσες ΓΠΑ σε αυτή [Robbins et al. 1998,

Medvidovic et al. 2002]. Όπως θα φανεί και στα επόµενα κεφάλαια, στη διατριβή αυτή επιλέχτηκε η UML ως ΓΠΑ για τους εξής λόγους:

Είναι βιοµηχανικό πρότυπο υπό την αιγίδα του οργανισµού Object Management Group

Ικανοποιεί σε αρκετό βαθµό τις απαιτήσεις που αναφέρθηκαν παραπάνω.

Υποστηρίζεται από πολλά εργαλεία και σαφώς ανώτερης ποιότητας από τα εργαλεία των άλλων ΓΠΑ.

Είναι η γλώσσα που χρησιµοποιείται από τη µεθοδολογία Rational Unified Process, η οποία αποτέλεσε τη βάση για την αρχιτεκτονική σχεδίαση.

Έχοντας παρουσιάσει τα κυριότερα στοιχεία του πεδίου της Λογισµικής Αρχιτεκτονικής, στις επόµενες υποενότητες παρατίθενται τα πλεονεκτήµατα που αποκοµίζονται από αυτή.

2.2 7 Τα πλεονεκτήµατα της αρχιτεκτονικής σχεδίασης. .

Η λεπτοµερής περιγραφή και ανάλυση της αρχιτεκτονικής ενός λογισµικού συστήµατος µπορεί να αποφέρει τα παρακάτω οφέλη:

Επιτρέπει την εκ των προτέρων ανάλυση και αξιολόγηση των ποιοτικών χαρακτηριστικών ενός λογισµικού συστήµατος [Bosch 2000, ICL 1998, Shaw and Garlan 1996, IEEE 2000]. Βοηθάει έτσι στην λήψη εξαιρετικά σηµαντικών σχεδιαστικών αποφάσεων αρκετά νωρίς στην αναπτυξιακή διαδικασία, ώστε να επιτρέπει γρήγορες και αποτελεσµατικές διορθωτικές κινήσεις [Bass et al. 1998]. Το γεγονός αυτό είναι µείζονος σηµασίας καθώς δε χρειάζεται να γίνουν µεγάλες αλλαγές στο σύστηµα κατά τα τελευταία στάδια, οι οποίες είναι εξαιρετικά δαπανηρές, αν όχι ανέφικτες. Εξάλλου η κατανόηση σε βάθος των λογισµικών αρχιτεκτονικών επιτρέπει τη λήψη σωστών αποφάσεων ανάµεσα σε πολλές και διαφορετικές εναλλακτικές σχεδιαστικές λύσεις σε επίπεδο αρχιτεκτονικής [Shaw and Garlan 1996, Dellarocas 1996, IEEE 2000].

Η περιγραφή της αρχιτεκτονικής είναι ένα χειροπιαστό προϊόν που αντιπροσωπεύει µια υψηλή αφαίρεση του συστήµατος, βοηθώντας την κατανόηση σύνθετων συστηµάτων, των υποσυστηµάτων τους, και των διαδράσεων τους µε σχετιζόµενα υποσυστήµατα, αλλά και για την ανάλυση και σύγκριση τέτοιων συστηµάτων [IEEE LTSC 2001c, Bosch 2000, Shaw and Garlan 1996, IEEE 2000]. Αυτό το πλαίσιο υψηλής αφαίρεσης µπορεί να χρησιµοποιηθεί για επικοινωνία και διάλογο µεταξύ όλων των ενδιαφεροµένων (stakeholders) που εµπλέκονται στην αναπτυξιακή διαδικασία [Bosch 2000, Bass et al. 1998, Shaw and Garlan 1996, Dellarocas 1996, IEEE 2000]. Κατ’

-44-

επέκταση, οι ενδιαφερόµενοι αυτοί, δηλαδή οι σχεδιαστές, οι προγραµµατιστές, οι µάνατζερ, οι πελάτες, µπορούν να καταλάβουν το σύστηµα, µέσω µιας κοινής γλώσσας, κοινών αναφορών και κοινού λεξιλογίου [Jacobson et al. 1999, Kruchten 1998]. Εξάλλου αυτή η αφηρηµένη περιγραφή του συστήµατος, όχι µόνο είναι χρήσιµη καθ' όλη τη διάρκεια της ανάπτυξης του συστήµατος, αλλά γίνεται κατανοητή και µπορεί να χρησιµοποιηθεί, ακόµα και µετά από την πάροδο µεγάλου χρονικού διαστήµατος, διευκολύνοντας την συντήρηση του συστήµατος, ακόµα και απουσία του αρχικού αρχιτέκτονα [IEEE LTSC 2001c].

Καθώς περιγράφει τις αρχιτεκτονικές ψηφίδες ενός συστήµατος και τις διαδράσεις τους, προάγει την επαναχρησιµοποίηση (reusability) του σχεδίου αλλά και του κώδικα, δηλαδή των υλοποιηµένων υποσυστηµάτων [Bosch 2000, Dellarocas 1996, Kruchten 1998, IEEE LTSC 2001c, IEEE 2000, Cheesman and Daniels 2000]. Κατ’ επέκταση, οι εδραιωµένες και αποδεκτές αρχιτεκτονικές προωθούν τη διαλειτουργησιµότητα (interoperability) µεταξύ διαφορετικών συστηµάτων, καθορίζοντας τις κρίσιµες διαπροσωπείες τους [Shaw and Garlan 1996, Mowbray and Ruh 1997, IEEE 2000, Open Group 2001].

Επίσης, αναγνωρίζουν κοινά µοντέλα σχέσεων µεταξύ συστηµάτων, και λύσεις σε κοινά προβλήµατα µε τη µορφή µορφηµάτων (patterns), έτσι ώστε καινούρια συστήµατα να είναι δυνατό να κατασκευαστούν ως παραλλαγές παλιών [Shaw and Garlan 1996, Dellarocas 1996].

Προσφέρει µια αποτελεσµατική βάση σε επίπεδο διοίκησης έργου (project management) καθώς οργανώνει την αναπτυξιακή προσπάθεια, παρέχοντας τη δοµή, βάσει της οποίας κατευθύνεται η δουλειά σε κάθε κύκλο ανάπτυξης (development iteration) [Kruchten 1998, Jacobson et al. 1999, Dikel et al.

2000, IEEE 2000].

Μια αρχιτεκτονική δεν είναι ένα σχέδιο για την ανάπτυξη ενός µεµονωµένου συστήµατος, αλλά ένα πλαίσιο για τη σχεδίαση µιας σειράς συστηµάτων κατά την πάροδο του χρόνου, επιτυγχάνοντας έτσι προσαρµοσιµότητα σε νέες τεχνολογίες και λοιπές αλλαγές και µείωση του ρίσκου [IEEE LTSC 2001c, Mowbray and Ruh 1997]. Κατ’ επέκταση µια πιο συστηµατική ή ακόµα και τυποποιηµένη αναπτυξιακή διαδικασία τέτοιων συστηµάτων µπορεί να επιτευχθεί [IEEE LTSC 2001c].

Στην τελευταία υποενότητα αναλύεται περαιτέρω το πιο σηµαντικό πλεονέκτηµα από τα παραπάνω: η διασφάλιση της ποιότητας.

2.2 8 Η αρχιτεκτονική ως µοχλός διασφάλισης της ποιότητας. et al. 1998, Bosch 2000, Clements et al. 2002].

Παρότι η λειτουργικότητα ενός λογισµικού συστήµατος και τα υπόλοιπα ποιοτικά

Αξιοσηµείωτο είναι ότι τα ποιοτικά χαρακτηριστικά δεν µπορούν να εντοπισθούν σε κάποιο συγκεκριµένο σηµείο ενός λογισµικού συστήµατος αλλά είναι ιδιότητες που χαρακτηρίζουν το σύστηµα ως σύνολο. Αντίθετα οι λειτουργικές προδιαγραφές ανιχνεύονται άµεσα σε κοµµάτια της αρχιτεκτονικής [Bosch 2000].

Εφόσον η αρχιτεκτονική είναι το κλειδί για την επίτευξη της ποιότητας, συµπεραίνουµε ότι µπορεί να γίνει η ανάλυση της αρχιτεκτονικής, έτσι ώστε να αξιολογηθεί αναφορικά µε το πόσο επιτυγχάνει το σκοπό της. Ωστόσο η ανάλυση αυτή είναι χρήσιµη µόνο στην περίπτωση που υπάρχουν σαφώς ορισµένοι στόχοι, γι αυτό και υπάρχουν τεχνικές αξιολόγησης, όπως µέθοδοι ανάλυσης της αρχιτεκτονικής των λογισµικών συστηµάτων, που ελέγχουν αν ικανοποιούνται οι ποιοτικές προδιαγραφές [Bass et al. 1998].

Το επίπεδο της λεπτοµέρειας που πρέπει να επιτευχθεί κατά τη διάρκεια της αρχιτεκτονικής σχεδίασης είναι συνάρτηση του µεγέθους του συστήµατος, των ποιοτικών προδιαγραφών και βαθµού που είµαστε σίγουροι για το σύστηµα που σχεδιάζουµε. Τα ποιοτικά χαρακτηριστικά είναι ο πλέον σηµαντικός παράγοντας για να αποφασίσει η αναπτυξιακή οµάδα το βαθµό της λεπτοµέρειας. Ο στόχος της αρχιτεκτονικής σχεδίασης είναι να σχεδιάσει µια αρχιτεκτονική, η οποία µε αρκετό βαθµό βεβαιότητας θα ικανοποιήσει όλες τις προδιαγραφές, λειτουργικές και ποιοτικές. Το σηµαντικό στην αρχιτεκτονική σχεδίαση δεν είναι να αποφύγουµε τις εργασίες που ανήκουν στη λεπτοµερή σχεδίαση αλλά να εξασφαλίσουµε ότι το τελικό σύστηµα θα ικανοποιεί τις απαιτήσεις, λειτουργικές και ποιοτικές [Bosch 2000].

Οι µηχανικοί λογισµικού στη βιοµηχανία στερούνται συνήθως της πολυτέλειας να πραγµατοποιήσουν την αξιολόγηση των ποιοτικών προδιαγραφών κατά τα αρχικά στάδια της ανάπτυξης, και έτσι αναγκάζονται να µετρήσουν τις ποιοτικές προδιαγραφές αφού έχει ήδη κατασκευαστεί. Υπάρχουν όµως δύο προβλήµατα µε αυτή την προσέγγιση:

∆εν µπορούν να µετρηθούν όλα τα ποιοτικά χαρακτηριστικά πριν το σύστηµα µπει σε πλήρη λειτουργία.

Ακόµα και αν µπορέσουµε να µετρήσουµε τα ποιοτικά χαρακτηριστικά, η προσπάθεια που απαιτείται για να επανακατασκευαστεί το σύστηµα αν δεν ικανοποιεί τις απαιτήσεις είναι υπερβολικά δαπανηρή [Bosch 2000].

Σήµερα έχουν προταθεί ελάχιστες τεχνικές αξιολόγησης των αρχιτεκτονικών που αφορούν τα ποιοτικά χαρακτηριστικά. Η οµάδα του Ινστιτούτου Τεχνολογίας Λογισµικού στο πανεπιστήµιο Carnegie Mellon, µε επικεφαλή τον Len Bass, προτείνει τη µέθοδο των αρχιτεκτονικών επιθεωρήσεων (architecture reviews), όπως επίσης και την Μέθοδο Ανάλυσης Λογισµικής Αρχιτεκτονικής (Software Architecture Analysis Method ή SAAM) [Kazman et al. 1996, Bass et al. 1998]. Από την ίδια οµάδα στο [Kazman et al.

2000] η Μέθοδος Ανάλυσης Αρχιτεκτονικής Ανταλλαγής (Architectural Tradeoff Analysis Method ή ATAM) εξετάζει την ανταλλαγή µεταξύ των διαφόρων ποιοτικών χαρακτηριστικών στην αρχιτεκτονική αξιολόγηση. Τέλος στο [Clements et al. 2002]

εισάγεται µια νέα µέθοδος για ηµιτελή αρχιτεκτονικά σχέδια, που ονοµάζεται Ενεργές Επιθεωρήσεις για Ενδιάµεσα Σχέδια (Active Reviews for Intermediate Designs ή ARID). Ο Jan Bosch στο [Bosch 2000], δεν προτείνει µια συγκεκριµένη τεχνική αξιολόγησης αλλά εντοπίζει τις γενικές τεχνικές που µπορούν να χρησιµοποιηθούν για την αξιολόγηση των αρχιτεκτονικών λογισµικού αναφορικά µε τα ποιοτικά χαρακτηριστικά, όπως είναι η αξιολόγηση µε βάση την προσοµοίωση ή το αρχιτεκτονικό πρωτότυπο.

Η αρχιτεκτονική λοιπόν είναι ο µοχλός για τη διασφάλιση της ποιότητας. Για τη λογισµική αρχιτεκτονική των Σ∆Μ που προτείνεται στη διατριβή αυτή, αποφασίστηκε να εφαρµοσθεί η αξιολόγηση των ποιοτικών χαρακτηριστικών που παρουσιάζεται στο Κεφάλαιο 8. Οι τρεις πρώτες τεχνικές αξιολόγησης που προτείνονται από το Ινστιτούτο Τεχνολογίας Λογισµικού είναι ιδιαίτερα αναλυτικές και απαιτούν, εκτός από µια ανεξάρτητη οµάδα αξιολόγησης, τη συµµετοχή όλων των µελών της αναπτυξιακής οµάδας δηλαδή του αρχιτέκτονα, των προγραµµατιστών, των συντηρητών (maintainers), των ολοκληρωτών (integrator) των δοκιµαστών (testers) κ.λπ. Στα πλαίσια της διατριβής αυτής, η εφαρµογή µιας τέτοιας µεθόδου είναι αδύνατη, εφόσον όλους αυτούς τους ρόλους αλλά και το ρόλο του αξιολογητή τους είχε αναλάβει ένας και µόνο άνθρωπος. Για το λόγο αυτό αποφασίστηκε να εφαρµοσθεί η αξιολόγηση µε βάση τις γενικές και άτυπες τεχνικές που προτείνει ο Bosch. Έµφαση κατά την αξιολόγηση δίνεται στην ικανοποίηση των κριτηρίων διαλειτουργησιµότητας και µεταφερσιµότητας, ώστε να οδηγεί η αρχιτεκτονική στην κατασκευή ανοικτών Σ∆Μ.

2.3 Τι έπεται

Στο κεφάλαιο αυτό παρουσιάστηκε η θεµατική περιοχή της διατριβής. Έγινε µια σύντοµη επισκόπηση του γενικού πεδίου της Αρχιτεκτονικής Συστηµάτων και µια πιο αναλυτική του συγκεκριµένου πεδίου της Αρχιτεκτονικής Λογισµικών Συστηµάτων. Στο επόµενο κεφάλαιο θα παρουσιαστεί το πεδίο εφαρµογής της διατριβής αυτής που είναι τα Συστήµατα

∆ιαχείρισης της Μάθησης αλλά και το περιβάλλον στο οποίο εντάσσονται αυτά, δηλαδή τα Συστήµατα Μαθησιακής Τεχνολογίας και τα ∆ιαδικτυακά Συστήµατα Μάθησης.

-48-

3 Τα Συστήµατα ∆ιαχείρισης της Μάθησης και το περιβάλλον τους

«Όραµα χωρίς δράση είναι ονειροπόληση. ∆ράση χωρίς όραµα είναι εφιάλτης»

Γιαπωνέζικη παροιµία

Στο κεφάλαιο αυτό παρουσιάζεται το πεδίο εφαρµογής της διατριβής αυτής, που είναι τα Συστήµατα

∆ιαχείρισης της Μάθησης και το περιβάλλον στο οποίο αυτά εντάσσονται, δηλαδή τα Συστήµατα Μαθησιακής Τεχνολογίας, και τα ∆ιαδικτυακά Συστήµατα Μάθησης. Γίνεται επίσης µια παρουσίαση των προτύπων που αφορούν τα Σ∆Μ.

3.1 Επιχειρησιακά συστήµατα και Σ∆Μ

Όπως έχει ήδη προαναφερθεί στο εισαγωγικό κεφάλαιο, στη διατριβή αυτή θεωρούµε τα Συστήµατα ∆ιαχείρισης της Μάθησης, ως ένα από τα τρία υποσυστήµατα των ∆ιαδικτυακών Συστηµάτων Μάθησης, και συγκεκριµένα της τεχνολογικής υποδοµής. Προκειµένου να κατανοήσουµε τη φύση και τα χαρακτηριστικά των Σ∆Μ, πρέπει να έχουµε µια µακροσκοπική όψη των συστηµάτων αυτών και να τα εξετάσουµε στο περιβάλλον τους, δηλαδή µέσα στα πλαίσια λειτουργία των ∆ΣΜ και των ΣΜΤ εν γένει. Τα Συστήµατα Μαθησιακής Τεχνολογίας και οι εξειδικευµένες περιπτώσεις αυτών, που µια είναι τα

∆ιαδικτυακά Συστήµατα Μάθησης, µπορούν να θεωρηθούν ως επιχειρησιακά συστήµατα (business systems), τα οποία υποστηρίζονται από ειδικά λογισµικά συστήµατα, όπως είναι τα Σ∆Μ, που αυτοµατοποιούν ορισµένες από τις επιχειρησιακές διαδικασίες (business processes) [Ford et al. 1996]. Ο λόγος που εξετάζουµε τη γενική κατηγορία των ΣΜΤ είναι ότι επιτελείται τεράστια δουλειά στην προτυποποίηση αρχιτεκτονικών για ΣΜΤ, και συνεπώς η σχεδίαση ενός Σ∆Μ µπορεί να κερδίσει πολλά βασίζοντας το επιχειρησιακό του µοντέλο σε ένα τόσο ισχυρό και κοινά αποδεκτό υπόβαθρο.

Υιοθετούµε λοιπόν µια διπλή προσέγγιση: θεωρούµε τα Σ∆Μ ως κοµµάτι των ∆ΣΜ, και τα τελευταία ως «παιδί» των ΣΜΤ. Το κέρδος από την προσέγγιση αυτή είναι ότι τα ∆ΣΜ ως εξειδικευµένη περίπτωση των ΣΜΤ, αποτελούν το επιχειρησιακό µοντέλο στη διαδικασία σχεδίασης της αρχιτεκτονικής αναφοράς ενός Σ∆Μ. Αυτό το µοντέλο µε τη σειρά του προσφέρει τα ακόλουθα πλεονεκτήµατα [Eriksson and Penker 2000]:

1. Το Σ∆Μ καθίσταται ένα ενσωµατωµένο κοµµάτι στο συνολικό επιχειρησιακό σύστηµα, στηρίζοντάς το και βελτιώνοντας τη λειτουργία του.

2. Το Σ∆Μ και το επιχειρησιακό σύστηµα ολοκληρώνονται εύκολα µεταξύ τους και µπορούν να διαµοιραστούν και να ανταλλάξουν πληροφορία.

3. Είναι ευκολότερο να µεταβληθεί και να ενηµερωθεί το Σ∆Μ όταν γίνονται αλλαγές στο επιχειρησιακό µοντέλο. Κατ’ επέκταση µειώνεται το κόστος της συντήρησης του Σ∆Μ και της συνεχούς ενηµέρωσης των επιχειρησιακών διαδικασιών.

4. Η επιχειρησιακή λογική µπορεί να επαναχρησιµοποιηθεί σε πολυάριθµα συστήµατα.

3.2 Συστήµατα Μαθησιακής Τεχνολογίας

Η µεγαλύτερη προσπάθεια ανάπτυξης µιας αρχιτεκτονικής αναφοράς σε διεθνές επίπεδο, µάλιστα προτύπου, έχει πραγµατοποιηθεί από την Οµάδα Εργασίας «Αρχιτεκτονικής και Μοντέλου Αναφοράς» (Architecture and Reference Model Working Group) [http://ltsc.ieee.org/wg1/], της επιτροπής 1484 της IEEE µε κωδική ονοµασία «Επιτροπή Προτύπων Μαθησιακής Τεχνολογίας» (Learning Technology Standards Committee). Η επιτροπή αυτή έχει αναπτύξει ένα προσχέδιο προτύπου, το οποίο είναι όµως πλέον σταθερό και αναµένεται να ψηφιστεί ως επίσηµο πρότυπο της IEEE µε τίτλο «Αρχιτεκτονική Συστηµάτων Μαθησιακής Τεχνολογίας» (Learning Technology Systems Architecture ή LTSA) [IEEE LTSC 2001c]. H LTSA ασχολείται µε τα Συστήµατα Μαθησιακής Τεχνολογίας ως σύνολο, περικλείοντας τους ανθρώπινους πόρους, την τεχνολογική υποδοµή και τις µαθησιακές ψηφίδες, καθώς επίσης και τις αλληλεπιδράσεις µεταξύ αυτών. Η LTSA περιγράφει µια υψηλού επιπέδου αρχιτεκτονική και διαστρωµάτωση για Συστήµατα Μαθησιακής Τεχνολογίας, προσδιορίζοντας τόσο τις ανθρώπινες δραστηριότητες, όσο και τις αυτόµατες υπολογιστικές διαδικασίες, καθώς και τους βαθµούς που συνεισφέρει η καθεµία στη µαθησιακή διαδικασία. Όλα αυτά συµπεριλαµβάνονται σε 5 στρώµατα, όπου κάθε στρώµα είναι η εκλέπτυνση των εννοιών του αµέσως ανώτερου στρώµατος. Σηµειώνεται ότι η προδιαγραφή της Αρχιτεκτονικής Συστηµάτων Μαθησιακής Τεχνολογίας έχει µια θεώρηση, αµιγώς τεχνολογική και συνεπώς είναι ουδέτερη όσον αφορά την παιδαγωγική, το περιεχόµενο, τον πολιτιστικό χαρακτήρα και την πλατφόρµα εκτέλεσης. Με τον τρόπο αυτό,

-50-

το πρότυπο στοχεύει να κρατήσει µια γενικευµένη οπτική για τα Συστήµατα Μαθησιακής

βαθύτατα τη σχεδίαση των ΣΜΤ, εξ’ ου και ο όρος «διεισδυτικά». Υπάρχουν πέντε τέτοια χαρακτηριστικά: (1) οι άνθρωποι χρησιµοποιούν πολυµέσα (ακουστικές, οπτικές και άλλες αισθητήριες εισόδους, φυσικές αλληλεπιδράσεις κ.λπ.) για την ανταλλαγή της πληροφορίας·

(2) Οι άνθρωποι είναι «αναξιόπιστοι» λήπτες της πληροφορίας· (3) οι άνθρωποι ζουν

«νοµαδικά» και συχνά αλλάζουν δασκάλους και εκπαιδευτικά ιδρύµατα κατά τη διάρκεια της εκπαίδευσης τους· (4) οι άνθρωποι είναι διαφορετικοί, µαθαίνουν διαφορετικά και µαθαίνουν διαφορετικά στις διάφορες φάσεις της ζωής τους· (5) οι άνθρωποι έχουν αυτογνωσία και µπορούν να προτείνουν µαθησιακές µεθόδους που έχουν το καλύτερο αποτέλεσµα για τον εαυτό τους. Τα πέντε αυτά χαρακτηριστικά είναι επαρκή για να παράγουν τις ψηφίδες της LTSA (στρώµα 3), δηλαδή δεν απαιτούνται άλλες ψηφίδες για να καλύψουν τα παραπάνω ανθρώπινα χαρακτηριστικά. Σηµειώνεται ότι το στρώµα αυτό θεωρήθηκε ότι είναι εκτός της εµβέλειας του προτύπου, παρολαυτά παρατίθεται εδώ για λόγους πληρότητας αλλά και για τον ορισµό του επιχειρησιακού µοντέλου στο επόµενο κεφάλαιο.

Στρώµα 3, «Ψηφίδες του Συστήµατος» (System Components). Περιγράφει τη βασισµένη στις ψηφίδες (component-based) αρχιτεκτονική, όπως αυτή προσδιορίστηκε στα ανθρώπινα χαρακτηριστικά τους προηγούµενου στρώµατος. Οι ψηφίδες αυτές, όπως φαίνεται και στο Σχήµα 3.2 είναι:

∆ιαδικασίες: Οντότητα Μαθητή (Learner Entity), Εκτίµηση (Evaluation),

∆άσκαλος (Coach), Παράδοση (Delivery).

Αποθήκες: Στοιχεία Μαθητών (Learner Records), Μαθησιακοί Πόροι (Learning Resources).

Ροές: Μαθησιακές Προτιµήσεις (Learning Preferences), Συµπεριφορά (Behavior), Πληροφορίες Αξιολόγησης (Assessment Information), Πληροφορίες Επίδοσης και Προτιµήσεων (Performance and Preference Information), Ερώτηµα (Query), Πληροφορίες Καταλόγου (Catalog Info),

∆είκτης (Locator), Μαθησιακό Περιεχόµενο (Learning Content), Πολυµέσα (Multimedia), Περιβάλλον ∆ιάδρασης (Interaction Context).

-52-

Παράδοση Εκτίµηση Components and Interoperability — codings, APIs, protocols). Περιγράφει τις γενικές "plug-n-play" διαλειτουργήσιµες (interoperable) ψηφίδες και διαπροσωπείες µιας

Η προστιθέµενη αξία που προκύπτει από τα πέντε στρώµατα αφαίρεσης-υλοποίησης, είναι ότι αυτά αντιπροσωπεύουν πέντε ανεξάρτητες περιοχές τεχνικής ανάλυσης, έτσι ώστε να καθίσταται ευκολότερο να ασχοληθεί κανείς µε κάθε στρώµα ανεξάρτητα από τα άλλα.

Αξιοσηµείωτο είναι ότι από τα πέντε στρώµατα της LTSA, µόνο το στρώµα 3 δηλώνεται ως κανονιστικό (normative) στο πρότυπο. ∆ηλαδή, οι υλοποιήσεις που συµµορφώνονται µε το πρότυπο υποχρεούνται να δηλώσουν την αντιστοίχηση ανάµεσα στις ψηφίδες του συστήµατος τους και εκείνες τους Στρώµατος 3 µέσω ενός απλού πίνακα.

Τέλος, ένα Σύστηµα Μαθησιακής Τεχνολογίας θεωρείται στην πραγµατικότητα ένα αφηρηµένο σύστηµα, που µπορεί να συγκεκριµενοποιηθεί µε πολυάριθµους τρόπους δίνοντας κάθε φορά έµφαση σε συγκεκριµένες ψηφίδες, καθορίζοντας έτσι διάφορα Συστήµατα Μάθησης. Στην περίπτωση αυτής της διατριβής, ένα αφηρηµένο ΣΜΤ συγκεκριµενοποιείται ως ένα ∆ιαδικτυακό Σύστηµα Μάθησης, δίνοντας έµφαση στις ψηφίδες εκείνες που σχετίζονται µε τη διαδικτυακή, ανοικτή και εξ’ αποστάσεως εκπαίδευση. Με όρους από την αντικειµενοστρεφή τεχνολογία θα λέγαµε ότι η κλάση ∆ΣΜ επεκτείνει την αφηρηµένη κλάση ΣΜΤ.

3.3 ∆ιαδικτυακά Συστήµατα Μάθησης

Σύµφωνα µε το [Retalis and Avgeriou 2002], ένα ∆ΣΜ αποτελείται από τρία αλληλοσυσχετιζόµενα υποσυστήµατα:

Το ανθρώπινο υποσύστηµα, το οποίο περιγράφει τους ρόλους µε µεγάλη λεπτοµέρεια, για κάθε είδους ανθρώπινου πόρου που εµπλέκεται στη µαθησιακή διαδικασία [Lindner 2001].

Το υποσύστηµα των µαθησιακών πόρων, το οποίο διακρίνεται σε διαδικτυακό και σε µη διαδικτυακό. Το πρώτο θεωρείται ως ένα µωσαϊκό από µαθησιακές ψηφιακές ψηφίδες. Τέτοιες ψηφίδες είναι οι σηµειώσεις του µαθήµατος, οι διαφάνειες των παρουσιάσεων, οι ασκήσεις αυτο-αξιολόγησης, το µαθησιακό υλικό που χρησιµοποιείται για σκοπούς επικοινωνίας κ.λπ. Το δεύτερο αποτελείται από ψηφιακούς, ή µη, µαθησιακούς πόρους, οι οποίοι δεν διανέµονται µέσω του διαδικτύου, όπως βιβλία, ερευνητικές εργασίες, βιντεοκασέτες, CD, DVD κ.λπ.

Το υποσύστηµα της τεχνολογικής υποδοµής, η οποία διακρίνεται σε κοινή και σε ειδική. Ένα ∆ιδακτικό σύστηµα κάνει κυρίως χρήση της κοινής υποδοµής, η οποία είναι ένα σύνολο από ειδικά εξοπλισµένους µαθησιακούς χώρους, που υποστηρίζουν τη διαδικασία της µάθησης (π.χ. εργαστήρια, εγκαταστάσεις δικτύου κ.λπ.). Ωστόσο για την καλύτερη δυνατή στήριξη της µαθησιακής

-54-

διαδικασίας, πρέπει να δηµιουργηθεί ειδική υποδοµή (π.χ. πολυµεσικά συστήµατα συνδιάσκεψης), η οποία θα παρέχει ειδικές υπηρεσίες για ένα συγκεκριµένο µαθησιακό πρόβληµα [Ford et al. 1996]. Όπως έχει προαναφερθεί, ένα πολύ σηµαντικό κοµµάτι της ειδικής υποδοµής είναι τα Συστήµατα ∆ιαχείρισης της Μάθησης, που αποτελούν και το αντικείµενο µελέτης της διατριβής αυτής.

Η αποσύνθεση ενός ∆ΣΜ στα υποσυστήµατα του, αποτυπώνεται στο Σχήµα 3.3. Το σχήµα αυτό δείχνει ακόµα τη σχέση των ΣΜΤ µε τα ∆ΣΜ και τα Σ∆Μ, δηλαδή ότι ένα Σ∆Μ είναι κοµµάτι της κλάσης των ∆ΣΜ, η οποία µε τη σειρά της κληρονοµεί την κλάση των ΣΜΤ.

Σηµειώνεται ότι το όνοµα της κλάσης των ΣΜΤ είναι γραµµένο µε πλάγια γράµµατα, το οποίο σύµφωνα µε τη σηµασιολογία της UML σηµαίνει ότι είναι αφηρηµένη κλάση. Τα ΣΜΤ είναι µε τη σειρά τους µια ειδική περίπτωση των Μαθησιακών Συστηµάτων, τα οποία µπορεί να περιέχουν τεχνολογία µπορεί όµως και όχι. Τα εκπαιδευτικά ιδρύµατα, όπως π.χ.

τα πανεπιστήµια, είναι δυνατό να περιέχουν ένα ή περισσότερα µαθησιακά συστήµατα.

Σύστηµα Μαθησιακής Τεχνολογίας

Σύστηµα ∆ιαχείρισης της Μάθησης Κοινή

Υποδοµή

Εξειδικευµένη Υποδοµή

Ανθρώπινοι Πόροι Τεχνολογική Υποδοµή

∆ιαδικτυακό Σύστηµα Μάθησης

∆ιαδικτυακοί Μαθησιακοί Πόροι

Συµβατικοί Μαθησιακοί Πόροι Μαθησιακοί Πόροι

Εκπαιδευτικό Ίδρυµα

Μαθησιακό Σύστηµα 1..n 1..n

Σχήµα 3.3: Η αποσύνθεση των ∆ΣΜ και η σχέση τους µε τα ΣΜΤ

Ένα παράδειγµα ενός τέτοιου ∆ιαδικτυακού Συστήµατος Μάθησης, που αναπτύχθηκε στο Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο για το µεταπτυχιακό µάθηµα «Μηχανική του Παγκόσµιου Ιστού» φαίνεται στο Σχήµα 3.4.

-56-

Καθηγητής

Συστήµατος ∆ιαχειρίζεται τα δεδοµένα των χρηστών Συγγραφέας

Μαθησιακού Υλικού

Οργανώνει το περιεχόµενο σε µαθησιακούς πόρους

∆ηµιουργεί νέους ή εντάσσει υπάρχοντες µαθησιακούς πόρους Αναζητεί µαθησιακούς πόρους

∆ηµιουργεί ασκήσεις αξιολογήσεις

Ρυθµίζει την εµφάνιση των µαθησιακών πόρων

∆ιευθυντής Εγγράφει τους µαθητές και τα στοιχεία τους

∆ηµιουργεί αναφορές και στατιστικά στοιχεία

3.3 2 Το υποσύστηµα των µαθησιακών πόρων .

.

Το µαθησιακό υλικό στο µάθηµα αυτό αποτελείται από:

1 ∆ιαδικτυακούς µαθησιακούς πόρους

a. Ηλεκτρονικό βιβλίο µε τη µορφή υπερµεσικών σηµειώσεων. Η δοµή τους ακολουθεί τα πρότυπα του Ανοικτού Πανεπιστηµίου της Μ. Βρετανίας για τη δόµηση µαθησιακού υλικού σε τεµάχια και µονάδες

b. ∆ιαφάνειες

c. Περιγραφή του µαθήµατος και των οµαδικών εργασιών.

d. Μελέτες περίπτωσης εργασιών προηγούµενων ετών e. Βήµατα συζήτησης

f. On-line άρθρα περιοδικών g. Ασκήσεις αυτοαξιολόγησης

2 Μη διαδικτυακούς µαθησιακούς πόρους a. Άρθρα περιοδικών

b. CD

3.3 3 Το υποσύστηµα τεχνολογικής υποδοµής

Το σπουδαιότερο κοµµάτι της ειδικής τεχνολογικής υποδοµής ήταν ένα Σύστηµα

∆ιαχείρισης της Μάθησης, το WebCT [http://www.webct.com/]. Το περιβάλλον αυτό φιλοξένησε τους διαδικτυακούς µαθησιακού πόρους, τα στοιχεία για τους µαθητές και τους καθηγητές/βοηθούς, και τα δεδοµένα για τη διαχείριση του µαθήµατος. Επιπρόσθετα

-58-

προσέφερε εργαλεία ασύγχρονης επικοινωνίας (βήµατα συζήτησης και ηλεκτρονική αλληλογραφία). Ένα άλλο κοµµάτι ήταν το εργαλείο Netmeeting της Microsoft, που χρησιµοποιήθηκε για την πραγµατοποίηση των σύγχρονων βίντεο-διασκέψεων. Ακόµη ένα κοµµάτι ήταν ένας κοινός διαφυλλιστής ιστού (π.χ. Netscape Navigator, Internet Explorer) για την πλοήγηση στο διαδικτυακό υπερµεσικό υλικό των µαθησιακών πόρων. Οι µαθητές είχαν πρόσβαση στο υλικό είτε από προσωπικούς υπολογιστές στα εργαστήρια, όπου εκπονούσαν τις διατριβές τους, είτε από το σπίτι τους ή το εργασιακό τους περιβάλλον, εφόσον είχαν πρόσβαση στο διαδίκτυο.

3.4 Συστήµατα ∆ιαχείρισης της Μάθησης

3.4.1 Μια εισαγωγή στα Συστήµατα ∆ιαχείρισης της Μάθησης

Τα Συστήµατα ∆ιαχείρισης της Μάθησης παρέχουν ολοκληρωµένες υπηρεσίες, όπως η δηµιουργία και η παράδοση των on-line µαθησιακών πόρων, η επικοινωνία και η συνεργασία µεταξύ των διαφόρων µερών, η διαχείριση των εκπαιδευτικών οργανισµών κ.λπ. [Collier 2002, Oleg and Liber 1999]. Τα συστήµατα αυτά προσφέρουν µια ενιαία και οµοιόµορφη διαπροσωπεία χρήστη στους µαθητές, στους διδάσκοντες, στους συγγραφείς µαθησιακού υλικού, στους σχεδιαστές και διαχειριστές των ∆ιαδικτυακών Συστηµάτων Μάθησης. Τα τελευταία χρόνια παρατηρείται µια τάση, τα συστήµατα αυτά να προσφέρουν διαλειτουργησιµότητα µεταξύ τους, κάνοντας χρήση ειδικών προτύπων, όπως είναι και το πρότυπο LTSA που παρουσιάστηκε στη δεύτερη ενότητα του κεφαλαίου αυτού [Thorne et al. 2002, Collier 2002].

Τα Σ∆Μ έχουν καθιερωθεί ως η βασική ειδική τεχνολογική υποδοµή για την υποστήριξη της ανοικτής και εξ’ αποστάσεως εκπαίδευσης, µε εύχρηστο, αποτελεσµατικό και οικονοµικά αποδοτικό τρόπο. Τα Σ∆Μ χρησιµοποιούνται στην εκπαίδευση και στην κατάρτιση, όχι µόνο επειδή έχουν διαφηµιστεί ως η πλέον προηγµένη µαθησιακή τεχνολογία, αλλά και επειδή έχουν συγκεκριµένα πλεονεκτήµατα να προσφέρουν. Πιο συγκεκριµένα, τα Σ∆Μ αίρουν τους χωρικούς και χρονικού περιορισµούς, προσφέρουν έναν εξαιρετικό βαθµό ελευθερίας όσον αφορά τον τρόπο µάθησης, υποστηρίζουν εκτεταµένη αλληλεπίδραση µεταξύ των µαθητών και των καθηγητών και επιτρέπουν τη γρήγορη και ανέξοδη συντήρηση των µαθησιακών πόρων [McCormack and Jones, 1997, Lowe and Hall 1999].

3.4.2 Σενάρια χρήσης και κατηγορίες των Σ∆Μ

Τα Σ∆Μ προσφέρουν όπως είναι αναµενόµενο διαφορετικού είδους υπηρεσίες και δυνατότητες, σε ποικίλα είδη χρηστών, όσον αφορά την οργάνωση και παράδοση του

µαθησιακού υλικού, τη διαχείριση των µαθηµάτων, την αξιολόγηση των µαθητών, τα εργαλεία επικοινωνίας και συνεργασίας, τη διαχείριση των εκπαιδευτικών οργανισµών κ.λπ.

Παρέχουν λοιπόν διαφορετικά χαρακτηριστικά καθώς απευθύνονται σε διαφορετικές ανάγκες και ενδιαφέροντα αναφορικά µε µαθησιακές θεωρίες, µεθόδους ανοικτής και εξ’

αποστάσεως εκπαίδευσης και θέµατα εκπαιδευτικής σχεδίασης. Κατά συνέπεια οι σχεδιαστές και οι διαχειριστές εκπαιδευτικών συστηµάτων που καλούνται να λύσουν συγκεκριµένα εκπαιδευτικά προβλήµατα µε σαφείς ανάγκες και απαιτήσεις, π.χ. τριτοβάθµια εκπαίδευση, κατάρτιση ανέργων, κατάρτιση των υπαλλήλων µιας εταιρίας κ.λπ. πρέπει να επιλέξουν ένα Σ∆Μ που ταιριάζει περισσότερο στα προβλήµατα αυτά. Πιο συγκεκριµένα, οι άνθρωποι εκείνοι που εµπλέκονται στις διαδικασίες λήψης αποφάσεων που έχουν χαρακτήρα εκπαιδευτικής σχεδίασης και οργάνωσης των εκπαιδευτικών ιδρυµάτων, πρέπει να γνωρίζουν τι δυνατότητες προσφέρουν τα Σ∆Μ, προκειµένου να υιοθετήσουν τη χρήση ενός τέτοιου συστήµατος. Τα Σ∆Μ επιτρέπουν στους χρήστες τους [Αυγερίου 2002b]:

Να δηµιουργήσουν, να διαθέσουν και να διαχειριστούν ένα on-line µάθηµα.

Να υποστηρίξουν τη συνεργασία µεταξύ των µαθητών και να χορηγήσουν κίνητρα και πόρους για τη συνεργατική µάθηση µέσω οµάδων εργασίας.

Να δηµιουργήσουν και να παραδώσουν µέσω του Παγκοσµίου Ιστού ερωτήσεις και διαγωνίσµατα για την αξιολόγηση των µαθητών

Να αυτοµατοποιήσουν τον τρόπο οργάνωσης των εκπαιδευτικών, οικονοµικών και ανθρώπινων πόρων.

Να διαχειριστούν εικονικές κατανεµηµένες τάξεις, όπου οι µαθητές είναι γεωγραφικά διασκορπισµένοι και επικοινωνούν µόνο µέσω διαδικτύου.

Αυτά τα διαφορετικά σενάρια χρήσης των Σ∆Μ, αναλογούν στην πραγµατικότητα σε διαφορετικές κατηγορίες Συστηµάτων ∆ιαχείρισης της Μάθησης, οι οποίες αντίστοιχα είναι:

Γενικά συστήµατα, τα οποία προσφέρουν έναν ποικίλο αριθµό από εργαλεία για τη δηµιουργία και τη διαχείριση των µαθηµάτων, άλλα δε δίνουν έµφαση σε κάποιο συγκεκριµένο σύνολο χαρακτηριστικών από αυτά που προαναφέρθηκαν.

Αποκαλούµε τα συστήµατα αυτά γενικά καθώς προσφέρουν µια πληθώρα χαρακτηριστικών που εκτείνονται σε πολλές διακριτές περιοχές, και στοχεύουν στην προσφορά πλήρως λειτουργικών on-line µαθηµάτων. Παραδείγµατα τέτοιων συστηµάτων είναι το WebCT [http://www.webct.com], το BlackBoard [http://www.blackboard.com], το Saba Learning [http://www.saba.com] κ.λπ.

Συστήµατα ∆ιαχείρισης Μαθησιακού Περιεχοµένου (Learning Content Management Systems), τα οποία ασχολούνται µε τη δηµιουργία, αποθήκευση, συναρµολόγηση, διαχείριση και παράδοση υπερµεσικού

-60-

µαθησιακού υλικού. Η µορφή του µαθησιακού υλικού είναι ιστοσελίδες του Παγκοσµίου Ιστού στην πλειοψηφία των συστηµάτων αυτών. Μερικά από τα συστήµατα αυτά παρέχουν εργαλεία διαχείρισης µεταδεδοµένων, έτσι ώστε το µαθησιακό υλικό να συνοδεύεται από την κατάλληλη περιγραφή, που είναι πολλαπλά χρήσιµη. Παραδείγµατα τέτοιων συστηµάτων είναι το Lecturnity [http://www.im-c.de], το Saba Content [http://www.saba.com ] κ.λπ.

Συστήµατα Υποστήριξης της Συνεργατικής Μάθησης (Collaborative Learning Support Systems), τα οποία δίνουν έµφαση στη δηµιουργία και διαχείριση οµάδων συνεργασίας, και παρέχουν σύγχρονα και ασύγχρονα εργαλεία συνεργασίας για την υποστήριξη της συνεργατικής µάθησης.

Παραδείγµατα τέτοιων συστηµάτων είναι το FLE [http://fle3.uiah.fi/], το Centra Symposium [http://www.centra.com] κ.λπ.

Συστήµατα ∆ιαχείρισης ∆ιαγωνισµάτων αξιολόγησης (Question and test management systems), τα οποία διευκολύνουν στη σχεδίαση και στη συγγραφή ερωτήσεων και διαγωνισµάτων που δηµοσιεύονται στον Παγκόσµιο Ιστό. Τα συστήµατα αυτά προσφέρουν εργαλεία για τη δηµιουργία των διαγωνισµάτων και την on-line παράδοση τους, την αυτόµατη βαθµολόγηση τους, τη διαχείριση των αποτελεσµάτων και την παραγωγή αναφορών σχετικά µε τα αποτελέσµατα. Παραδείγµατα τέτοιων συστηµάτων είναι το Question Mark Perception [www.questionmark.com], το Quiz Studio [http://www.viptone.com/] κ.λπ.

Συστήµατα ∆ιαχείρισης Πόρων Εκπαιδευτικών Ιδρυµάτων (Instructional Institute Resource Management Systems), τα οποία αφορούν τη διαχείριση των ανθρώπινων πόρων καθώς και την οικονοµική διαχείριση των εκπαιδευτικών ιδρυµάτων. Τα συστήµατα αυτά αναφέρονται και ως Συστήµατα ∆ιαχείρισης των Μαθητών (Student Administration Systems). Παραδείγµατα τέτοιων συστηµάτων είναι το CATE [http://www.eurocom.gr/catesite/], το PeopleSoft Student Administration [http://www.peoplesoft.com], το SCT PowerCampus [http://www.sct.com], το DataTel Colleague [http://www.datatel.com] κ.λπ.

Εικονικές Τάξεις (Virtual classrooms), οι οποίες δηµιουργούν εικονικούς χώρους µάθησης και ζωντανής αλληλεπίδρασης µεταξύ των συµµετεχόντων στη µαθησιακή διαδικασία. Παραδείγµατα τέτοιων συστηµάτων είναι το VirtualU [http://www.vlei.com], το LearnLinc [http://www.embanet.com], το Placeware Virtual Classroom [http://www.placeware.com], το iClass [http://www.interwise.com] κ.λπ.

Ποιες είναι όµως οι συγκεκριµένες λειτουργίες που επιτελούν τα συστήµατα που ανήκουν σε κάθε µια από τις παραπάνω κατηγορίες; Στην ερώτηση αυτή θα προσπαθήσουµε να

δώσουµε απάντηση παραθέτοντας τα λειτουργικά χαρακτηριστικά των Σ∆Μ και συσχετίζοντάς τα µε τις κατηγορίες των συστηµάτων που παρουσιάσαµε εδώ.

3.4.3 Λειτουργικά στοιχεία των Σ∆Μ

Τα Σ∆Μ που κατατάσσονται σε µια από τις κατηγορίες της προηγούµενης ενότητας, υποστηρίζουν έναν αριθµό από χαρακτηριστικά προκειµένου να υποστηρίξουν ορισµένες µαθησιακές διαδικασίες. Τα χαρακτηριστικά αυτά συνήθως δεν ανήκουν διακριτά σε µία µόνο κατηγορία Σ∆Μ, αλλά είναι κοινά σε περισσότερες από αυτές. Τα χαρακτηριστικά αυτά µπορούν να ταξινοµηθούν σε συγκεκριµένες οµάδες [Αυγερίου 2002b]:

∆ιαχείριση Μαθηµάτων (Course Management), δηλαδή τα εργαλεία εκείνα, για τη δηµιουργία, την προσαρµογή, τη διαχείριση και την επιτήρηση των µαθηµάτων.

∆ιαχείριση Τάξης (Class Management), που περιλαµβάνει τα εργαλεία εκείνα για τη διαχείριση των µαθητών, τη δηµιουργία οµάδων, τη ανάθεση εργασιών κ.λπ.

Εργαλεία Επικοινωνίας (Communication Tools), που περιέχει λειτουργίες για τη σύγχρονη και ασύγχρονη επικοινωνία µέσω ηλεκτρονικής αλληλογραφίας (e-mail), κουβέντας (chat), βηµάτων συζήτησης (discussion fora), συνδιάσκεψη ήχου και εικόνας (audio/video-conferencing), ανακοινώσεις. Τα πλέον ανεπτυγµένα από αυτά προσφέρουν και σύγχρονες δυνατότητες συνεργασίας όπως είναι ο διαµοιρασµός της επιφάνειας εργασίας, αρχείων και εφαρµογών (desktop, file and application sharing) ή ο ασπροπίνακας (whiteboard).

Εργαλεία Μαθητών (Student Tools), τα οποία διευκολύνουν τους µαθητές στη διαχείριση και µελέτη των µαθησιακών πόρων. Τέτοια εργαλεία είναι οι προσωπικές και δηµόσιες σηµειώσεις πάνω στο κείµενο, οι υπογραµµίσεις, σελιδοδείκτες, προσωπική ιστορία, off-line µελέτη, µηχανές αναζήτησης µέσω των κατάλληλων µεταδεδοµένων κ.λπ.

∆ιαχείριση Περιεχοµένου (Content Management) – για τη δηµιουργία, αποθήκευση και παράδοση του µαθησιακού υλικού, τη διαχείριση των αρχείων, την εισαγωγή και εξαγωγή τεµαχίων υλικού κ.λπ.

Εργαλεία Αξιολόγησης (Assessment Tools) – για τη διαχείριση διαγωνισµάτων στο διαδίκτυο, των παραδοτέων εργασιών, τις ασκήσεις αυτο-αξιολόγησης, στατιστικά για τη ενεργή συµµετοχή των χρηστών στα διάφορα τµήµατα του µαθήµατος κ.λπ.

∆ιαχείριση σχολής (School-Management), για τη διαχείριση αρχείων,

-62-

απουσιών, βαθµών, εγγραφών µαθητών, προσωπικών στοιχείων των µαθητών, οικονοµικών θεµάτων κ.λπ.

Ποιά είναι η σχέση όµως ανάµεσα σε αυτές τις κατηγορίες χαρακτηριστικών και τις κατηγορίες των Σ∆Μ; Ο Πίνακας 2 παριστάνει την αντιστοιχία µεταξύ των κατηγοριών Σ∆Μ που περιγράφηκαν στην προηγούµενη ενότητα µε τις οµάδες των χαρακτηριστικών που αυτά υποστηρίζουν, όπως συζητήθηκε παραπάνω.

Στην συγκριτική µελέτη [Avgeriou et al. 2001a] εξετάζεται πώς τα χαρακτηριστικά αυτά ικανοποιούνται από τα εµπορικά Σ∆Μ που κυκλοφορούν στην αγορά. Επιπλέον στο κεφάλαιο 5 επιδεικνύεται πώς τα χαρακτηριστικά αυτά µπορούν να ενσωµατωθούν σε µια αρχιτεκτονική αναφοράς για ανοικτά Σ∆Μ.

Μια Αρχιτεκτονική Αναφοράς Για Ανοικτά Συστήµατα ∆ιαχείρισης Της Μάθησης Πίνακας 2: Αντιστοίχηση µεταξύ των κατηγοριών Σ∆Μ και των κατηγοριών χαρακτηριστικών που υποστηρίζουν Κατηγορίες Σ∆Μ Υποστηριζόµενες κατηγορίες χαρακτηριστικών

Γενικά συστήµαταΣυστήµατα ∆ιαχείρισης Μαθησιακού Περιεχοµένου

Συστήµατα Υποστήριξης της Συνεργατικής Μάθησης

Εικονικές ΤάξειςΣυστήµατα ∆ιαχείρισης ∆ιαγωνισµάτων αξιολόγησης

Συστήµατα ∆ιαχείρισης Πόρων Εκπαιδευτικών Ιδρυµάτων ∆ιαχείρισης ΜαθηµάτωνX ΧX ∆ιαχείριση ΤάξηςXXXX Εργαλεία ΕπικοινωνίαςXXX Εργαλεία ΜαθητώνX ΧXXX ∆ιαχείριση ΠεριεχοµένουX ΧXX Εργαλεία ΑξιολόγησηςXX ∆ιαχείρισης σχολήςXX -64-

3.5 Προτυποποίηση και Σ∆Μ

Τα Σ∆Μ συνδέονται άµεσα µε τα πρότυπα µαθησιακής τεχνολογίας που αναπτύσσονται διεθνώς από διάφορους οργανισµούς [Αυγερίου 2002a, Sun 1999, Thorne et al. 2002, Cisco 2002, Collier and Robson 2002]. Τί είναι όµως αυτά τα πρότυπα και ποια είναι η σχέση τους µε τα Συστήµατα ∆ιαχείρισης της Μάθησης; Στο ερώτηµα αυτό επιχειρεί να δώσει απάντηση η παράγραφος αυτή. Η δοµή της υπόλοιπης ενότητας έχει ως εξής: στην πρώτη υπό-ενότητα στοιχειοθετείται η ανάγκη ύπαρξης των προτύπων µαθησιακής τεχνολογίας.

Στην δεύτερη υπό-ενότητα παρουσιάζεται η διαδικασία προτυποποίησης και τους διάφορους οργανισµούς που εµπλέκονται σε αυτή σε όλα τα επίπεδα. Στην τρίτη υπό-ενότητα, παρουσιάζονται οι διαφορετικές θεµατικές ενότητες που αποτελούν το αντικείµενο εργασίας των οργανισµών προτυποποίησης.

3.5.1 Πρότυπα µαθησιακής τεχνολογίας

Μια επισκόπηση της ιστορίας αποδεικνύει ότι οι µεγάλες αλλαγές και οι µεγάλες επαναστάσεις στην εφαρµογή της τεχνολογίας πάντοτε συνοδεύτηκαν από διαδικασίες προτυποποίησης. Τί θα γινόταν αν χρησιµοποιούσαµε διαφορετικά και αυθαίρετα µετρικά συστήµατα για να εκφράσουµε ακόµα και τα απλούστερα µεγέθη όπως το µήκος και ο χρόνος; Τί θα γινόταν αν δε µπορούσαµε να συµφωνήσουµε στην τάση και τη συχνότητα του εναλλασσόµενου ρεύµατος που παράγονται από τα εργοστάσια παραγωγής ενέργειας; Τι θα γινόταν αν δεν είχαµε συµφωνήσει στα πρωτοκολλά TCP, IP και HTTP, το θεµέλιο λίθο του σηµερινού ∆ιαδικτύου; Είναι φανερό ότι ολόκληρος ο πολιτισµός µας στηρίζεται πάνω σε πρότυπα που δηµιουργήθηκαν και έγιναν αποδεκτά ώστε να µιλάµε όλοι την ίδια γλώσσα, αντί να χτίζουµε τον πύργο της Βαβέλ.

Η ίδια θέση ισχύει και στην περίπτωση των προηγµένων τεχνολογιών διαδικτύου που τίθενται στην υπηρεσία της µάθησης. Ουσιαστικά, εδώ και 2-3 χρόνια έχουν ωριµάσει οι συνθήκες ώστε να υπάρχει µια επιτακτική ανάγκη να θεσπιστούν, να οριστούν και να γίνουν αποδεκτά σε διεθνές επίπεδο, πρότυπα που αφορούν σε αρκετά θέµατα της µαθησιακής τεχνολογίας. Μερικά από αυτά τα θέµατα είναι: η αρχιτεκτονική των συστηµάτων µαθησιακής τεχνολογίας, η περιγραφή των µαθησιακών πόρων, η διαχείριση των στοιχείων των µαθητών κ.λπ. Γενικότερα τα πρότυπα στο χώρο της µαθησιακής τεχνολογίας καταπιάνονται µε τον ορισµό των δοµών δεδοµένων και πρωτοκόλλων επικοινωνιών για τη διαλειτουργησιµότητα των Συστηµάτων ∆ιαχείρισης της Μάθησης [Collier and Robson 2002].

Ο χώρος της µαθησιακής τεχνολογίας και γενικότερα της ηλεκτρονικής µάθησης χαρακτηρίζεται λοιπόν από µια µετάβαση, από µια εντελώς αυθαίρετη κατάσταση που δεν υπάρχουν καθόλου πρότυπα στην κατάσταση όπου ορίζονται πρότυπα για όλα τα θέµατα µε σκοπό την πλήρη διαλειτουργησιµότητα των συστηµάτων µαθησιακής τεχνολογίας.

3.5.2 Οργανισµοί και οµάδες προτυποποίησης

Το ευτυχές µε το χώρο της προτυποποίησης της µαθησιακής τεχνολογίας είναι ότι υπάρχουν σήµερα όχι ένας αλλά αρκετοί οργανισµοί και οµάδες που ασχολούνται µε τις διάφορες πτυχές της µαθησιακής τεχνολογίας [CETIS 2002, Eduworks 2002, Learnativity 2002, MASIE 2002]. Μάλιστα οι διαφορετικοί αυτοί φορείς έχουν συµφέρον και καθήκον να συνδυάζονται µεταξύ τους ώστε να µην υπάρχει αλληλοεπικάλυψη στα γνωστικά αντικείµενα µε τα οποία ασχολούνται και να µην ανακαλύπτει κανένας τον τροχό από την αρχή. Οι ρόλοι τους λοιπόν πρέπει να είναι κατά το µεγαλύτερο µέρος διακριτοί και διαχωρίσιµοι.

Συγκεκριµένα κάποιοι από αυτούς τους οργανισµούς αναλαµβάνουν να µαζέψουν τις απαιτήσεις και τις ανάγκες των χρηστών και να τις περιγράψουν µε τη µορφή προδιαγραφών.

Άλλοι οργανισµοί αναλαµβάνουν στη συνέχεια να αναπτύξουν προϊόντα και εφαρµογές που υλοποιούν τις παραπάνω προδιαγραφές, ώστε να τις δοκιµάσουν σε πραγµατικές συνθήκες και να αξιολογήσουν την αποτελεσµατικότητα, την ορθότητα και την εφικτότητα τους.

Τέλος οι οργανισµοί που λειτουργούν ως διεθνή κέντρα προτυποποίησης, αναλαµβάνουν να µετατρέψουν σε έγκυρα διεθνή πρότυπα τις προδιαγραφές που έχουν δοκιµαστεί και αξιολογηθεί θετικά. Τέτοιοι οργανισµοί είναι οι επιτροπές του Ινστιτούτου Ηλεκτρολόγων και Ηλεκτρονικών Μηχανικών (Institute of Electrical and Electronics Engineers – IEEE) και ο ∆ιεθνής Οργανισµός Προτυποποίησης (International Standardization Organization - ISO). Εδώ πρέπει να τονίσουµε τη διαφορά που υπάρχει µεταξύ των προδιαγραφών, οι οποίες υποδηλώνουν απλά µια διαδικασία εν εξελίξει, και των προτύπων, τα οποία προσφέρουν έγκυρη και δοκιµασµένη συνταγή για υλοποίηση.

∆υστυχώς το παραπάνω µοντέλο λειτουργίας των διαδικασιών προτυποποίησης δεν δουλεύει τόσο ιδανικά στον πραγµατικό κόσµο, αλλά υπάρχουν ορισµένες αποκλίσεις από αυτό, µε αποτέλεσµα να επικρατεί µια σχετική σύγχυση σε ορισµένες περιπτώσεις. Για παράδειγµα η IEEE LTSC και η AICC έχουν αναπτύξει καινούριες προδιαγραφές ενώ η πρώτη θα έπρεπε να περιορίζεται στο να εκδίδει διεθνή πρότυπα, και η δεύτερη θα έπρεπε απλά να ορίζει τις απαιτήσεις των χρηστών.

Έτσι υπάρχουν σήµερα προδιαγραφές και πρότυπα σε διαφορετικό επίπεδο ανάπτυξης και υιοθέτησης από οργανισµούς και οµάδες οργανισµών. Ωστόσο είναι από πρώτη µατιά δύσκολο να καταλάβει κάποιος ποιος οργανισµός ασχολείται µε τί και ποια είναι η σχέση

-66-

του µε τους υπόλοιπους. Σε αυτή την ενότητα θα προσπαθήσουµε να ξεκαθαρίσουµε το τοπίο, βλέποντας ποιες είναι αυτές οι οµάδες και οι οργανισµοί και τις αλληλοσυσχετίσεις µεταξύ τους.

3.5.2.1 Η IEEE Learning Technology Standards Committee [http://ltsc.ieee.org].

Η Επιτροπή Προτυποποίησης Μαθησιακής Τεχνολογίας (Learning Technology Standards Committee, LTSC) της IEEE είναι ίσως η ηγέτιδα δύναµη πίσω από τις διαδικασίες προτυποποίησης όλων των άλλων οργανισµών. Χρησιµοποιεί αρκετές από τις συστάσεις και προτάσεις που γίνονται σε άλλους οργανισµούς και οι τελευταίοι χρησιµοποιούν τη δουλειά που γίνεται σε αυτή, ώστε να τη δοκιµάσουν και να την επαληθεύσουν. Τα τελευταία 3 χρόνια η επιτροπή LTSC έχει µεταφέρει αρκετή από τη δραστηριότητα της στην επιτροπή JTC1/SC36 που αναφέρθηκε παραπάνω, για να εκδοθούν ως διεθνή πρότυπα του ISO. Οι τοµείς µε τους οποίους ασχολείται η επιτροπή της IEEE είναι η Αρχιτεκτονική Συστηµάτων Μαθησιακής Τεχνολογίας (Learning technology Systems Architecture), το Γλωσσάριο (Glossary), τα Μεταδεδοµένα (Metadata), το Προφίλ Μαθητών (Learner Profile), Σηµασιολογία και ανταλλαγή δεδοµένων (semantics and exchange bindings, data interchange protocols), ψηφιακά δικαιώµατα (digital rights), ορισµός ικανοτήτων (competency definition).

3.5.2.2 CEN/ISSS (Comité Européen de Normalisation / Information Society Standardisation System) Learning Technology Workshop

[http://www.cenorm.be/isss/]).

Πρόκειται για το Εργαστήρι Μαθησιακής Τεχνολογίας (Learning Technology Workshop) του Συστήµατος Προτυποποίησης της Κοινωνίας της Πληροφορίας (Information Society Standardisation System) που ανήκει στον Ευρωπαϊκό Οργανισµό Προτυποποίησης (Comité Européen de Normalisation). Ιδρύθηκε για να διασφαλίσει ότι τα πρότυπα που αναπτύσσονται από τους διεθνείς οργανισµούς αντικατοπτρίζουν και τις ανάγκες των ευρωπαϊκών χωρών, δηλαδή µπορούν να αναχθούν τόσο σε διεθνές όσο και σε τοπικό επίπεδο. Έχει αναπτύξει αρκετή δραστηριότητα κυρίως στο να προσαρµόσει το πρότυπο για Μεταδεδοµένων Μαθησιακών Αντικειµένων της IEEE, αλλά και στις Γλώσσες Εκπαιδευτικής Μοντελοποίησης (Educational Modeling Languages), στα Συστήµατα Ταξινόµησης (taxonomies), στα λεξιλόγια (vocabularies) κ.λπ.

3.5.2.3 Aviation Industry CBT Committee [http://www.aicc.org]

Η Επιτροπή για τη Μάθηση Βασισµένη στον Υπολογιστή της Αεροπορικής Βιοµηχανίας των Η.Π.Α. (Aviation Industry Computer Based Training Committee – AICC) ιδρύθηκε από τη συγκεκριµένη βιοµηχανία λόγω των αυξηµένων αναγκών που έχει στην κατάρτιση των στελεχών της. Αν και σκοπεύει κυρίως στις ανάγκες της ίδιας της αεροπορικής

βιοµηχανίας, το µακροχρόνιο εγχείρηµα της προτυποποίησης στο χώρο της µαθησιακής τεχνολογίας έχει αποδώσει ορισµένες άριστες προδιαγραφές για τη µαθησιακή τεχνολογία και κυρίως για τη Μάθηση µέσω Υπολογιστή. Αποτέλεσµα αυτού είναι το γεγονός ότι και άλλες βιοµηχανίες και οργανισµούς υιοθετούν τα πρότυπα της AICC, προσαρµόζοντας τα στις δικές τους ανάγκες. Η στρατηγική της AICC αφορά την προώθηση της διαλειτουργησιµότητας και της επαναχρησιµοποίησης των µαθησιακών πόρων. Όραµα της AICC είναι να κατασκευάζονται σήµερα µαθησιακοί πόροι οι οποίοι θα χρησιµοποιηθούν σε µελλοντικά Συστήµατα ∆ιαχείρισης της Μάθησης που δεν έχουν εφευρεθεί ακόµα. Η AICC συνδυάζει τις ενέργειες τις µε τους οργανισµούς IEEE, LTSC, ADL, IMS και SC36.

3.5.2.4 The IMS Global Learning Consortium [http://www.imsproject.org]

Πρόκειται για µια διεθνή συνεργασία από εταιρίες, ακαδηµαϊκούς οργανισµούς και άλλους φορείς και στοχεύει πρωτίστως στη διαλειτουργησιµότητα µεταξύ των διαφορών Συστηµάτων ∆ιαχείρισης της Μάθησης. Ήταν η πρώτη ιστορικά προσπάθεια για τον ορισµό προτύπων στο χώρο της ηλεκτρονικής µάθησης. Ξεκίνησε από την Αµερική εµπλέκοντας κορυφαίους κατασκευαστές και παροχείς υπηρεσιών ηλεκτρονικής µάθησης, κυβερνητικούς οργανισµούς και έχει εξαπλωθεί στην Ευρώπη µε το IMS Europe. Έχει αναπτύξει µια πληθώρα από προδιαγραφές για θέµατα όπως: πακετάρισµα µαθησιακών πόρων, µεταδεδοµένα, ασκήσεις αξιολόγησης, διαλειτουργησιµότητα µεταξύ Συστηµάτων

∆ιαχείρισης της Μάθησης, προφίλ µαθητών, ικανότητες µαθητών, δόµηση µαθηµάτων, παροχή σε άτοµα µε ειδικές ανάγκες, και ψηφιακές αποθήκες.

3.5.2.5 ISO /IEC JTC1 SC36 (International Standards Organization - International Electrotechnical Committee, Joint Technical Committee 1 — Information Technology, Subcommittee on Learning Technology) [http://jtc1sc36.org]

O ∆ιεθνής Οργανισµός Προτυποποίησης (International Standards Organization) και η

∆ιεθνής Επιτροπή Ηλεκτροτεχνίας (International Electrotechnical Committee) έχουν ιδρύσει µια Κοινή Τεχνική Επιτροπή για την Πληροφορική (Joint Technical Committee 1

— Information Technology) γνωστή και ως JTC1. H επιτροπή αυτή κατ’ επέκταση χωρίζεται σε διάφορες υποεπιτροπές, εκ των οποίων η 36^η είναι η Υπο-Επιτροπή για τη Μαθησιακή Τεχνολογία (Subcommittee 36 on Learning Technology). Η συµµετοχή στη SC36 γίνεται µόνο από τους Εθνικούς Οργανισµούς Προτυποποίησης των χωρών. Η SC36 συνεργάζεται µε την IEEE LTSC και µε τη CEN/ISSS Learning Technology Workshop για τον ορισµό επισήµων προτύπων. Μάλιστα πολλές θεµατικές ενότητες της ΙΕΕΕ LTSC µεταπήδησαν στη SC36 και συνεχίζουν η επεξεργασία τους στα πλαίσια αυτού του οργανισµού. Η SC36 αποτελείται από οµάδες εργασίες, τυπικές ή αυθαίρετες και συνεργάζεται στενά µε την IEEE LTSC και το CEN/ISSS LT Workshop. Τα πρότυπα που

-68-

πρόκειται να βγουν από την υποεπιτροπή αυτή έχουν ίσως τη µεγαλύτερη βαρύτητα καθώς φέρουν τη σφραγίδα του ISO.

3.5.2.6 PROMETEUS (PROmoting Multimedia access to Education and Training in EUropean Society) [http://prometeus.org].

Μια πρωτοβουλία, αυτή τη φορά από την Ευρωπαϊκή Ένωση έχει τον τίτλο: Προωθώντας την Πολυµεσική Πρόσβαση στην Εκπαίδευση και την Κατάρτιση στην Ευρωπαϊκή Κοινωνία (PROmoting Multimedia access to Education and Training in EUropean Society – PROMETEUS). Σκοπός του εγχειρήµατος αυτού είναι, όπως και το αµερικάνικο ADL, η εφαρµογή των προτύπων των άλλων οργανισµών, όπως η IEEE LTSC, αλλά προσαρµοσµένη στα ευρωπαϊκά δεδοµένα. Συνεργάζεται µε τους άλλους οργανισµούς προτυποποίησης και ιδιαίτερα µε τον ευρωπαϊκό CEN/ISSS LTWS, δίνοντας χρήσιµα σχόλια και συµβουλευτικές προτάσεις. Λειτουργεί µε το σχηµατισµό Οµάδων Ειδικού Ενδιαφέροντος και συµβάλλει αρκετά στον ορισµό των απαιτήσεων από την πλευρά των χρηστών των προτύπων.

3.5.2.7 The Advanced Distributed Learning (ADL) initiative [http://www.adlnet.org/].

Η Πρωτοβουλία για την Προηγµένη Κατανεµηµένη Μάθηση (Advanced Distributed Learning - ADL), έχει ιδρυθεί από το Αµερικάνικο Υπουργείο Αµύνης και το κύριο αποτέλεσµα της πρωτοβουλίας αυτής είναι το Μοντέλο Αναφοράς για ∆ιαµοιραζόµενα Μαθησιακά Αντικείµενα (Shareable Courseware Object Reference model – SCORM) [ADL 2000]. Αυτό το µοντέλο αναφοράς αποτελεί ίσως ένα από τα καλύτερα παραδείγµατα εφαρµογής και ολοκλήρωσης των υπό ανάπτυξη προτύπων από τους υπόλοιπους οργανισµούς. Αυτό που επιχειρείται είναι η συλλογή των διαφόρων προτύπων από τους οργανισµούς IEEE LTSC, IMS, AICC, SC36 και ο συνδυασµός τους σε ένα µοναδικό πρότυπο που θα χρησιµοποιηθεί για τις εκπαιδευτικές ανάγκες του αµερικάνικου στρατού.

Ο στόχος είναι: α) τα διάφορα τµήµατα του στρατού να µπορούν να αναζητούν, ανταλλάσσουν και επαναχρησιµοποιούν µαθησιακά αντικείµενα ανεξαρτήτως της πηγής από την οποία προέρχονται και β) να µπορούν να αγοράζουν διαφορετικά διαλειτουργήσιµα κοµµάτια των εκπαιδευτικών συστηµάτων που βασίζονται στην προηγµένη µαθησιακή τεχνολογία από διαφορετικούς κατασκευαστές. Συνοπτικά ο οργανισµός αυτός στοχεύει στην εύκολη πρόσβαση, στην επαναχρησιµοποίηση και στη διαλειτουργησιµότητα των µαθησιακών πόρων.

3.5.2.8 Άλλες οµάδες και οργανισµοί

Learning Technology Laboratory of the Open University of the Netherlands.

Το εργαστήριο Μαθησιακής Τεχνολογίας (Learning Technology Laboratory) του Ανοικτού Πανεπιστηµίου της Ολλανδίας (Open University of the Netherlands), διεξάγει έρευνα για την προτυποποίηση των Γλωσσών Εκπαιδευτικής Μοντελοποίησης (Educational Modeling Languages - EML). Οι γλώσσες αυτές αποτελούν προδιαγραφές για την ολοκλήρωση χαµηλού επιπέδου µαθησιακών αντικειµένων και υπηρεσιών σε µονάδες µάθησης, όπως ολόκληρα µαθήµατα. Περιλαµβάνουν και παιδαγωγικά στοιχεία, όπως είναι µαθησιακού στόχους, δραστηριότητες, µαθησιακές θεωρίες κ.λπ.

European Institute for E-Learning (EIfEL)

Το Ευρωπαϊκό Ινστιτούτο για την Ηλεκτρονική Μάθηση σχεδιάζει πρότυπα για τις ικανότητες (competencies) των εµπλεκόµενων στη µαθησιακή διαδικασία.

The Alliance of Remote Instructional and Distribution Networks for Europe (ARIADNE) project [http://ariadne.unil.ch/].

Η Συµµαχία των Αποµακρυσµένων Εκπαιδευτικών και Κατανεµηµένων ∆ικτύων για την Ευρώπη είναι ένας ευρωπαϊκός συνεταιρισµός από βιοµηχανικές αλλά κυρίως από ακαδηµαϊκές οµάδες που αναπτύσσουν προδιαγραφές και τεχνογνωσία για την ηλεκτρονική µάθηση και διαµοιράζονται µαθησιακούς πόρους. Προσανατολίζεται κυρίως στη ανάπτυξη εργαλείων και µεθόδων για την παραγωγή, διαχείριση και επαναχρησιµοποίηση εκπαιδευτικού υλικού.

3.5.3 Θεµατικές περιοχές προτυποποίησης της Μαθησιακής Τεχνολογίας Υπάρχουν κάποιες γενικές θεµατικές περιοχές στις οποίες εµπεριέχονται όλες οι προσπάθειες προτυποποίησης στο χώρο της µαθησιακής τεχνολογίας. Οι κατηγορίες αυτές παρατίθενται στις επόµενες υποενότητες, συνοδευόµενες από τα πλέον χαρακτηριστικά παραδείγµατα προτύπων στην κάθε µια. Ο Πίνακας 3 δείχνει ποιοι οργανισµοί ασχολούνται µε ποια πρότυπα. Σηµειώνεται ότι υπάρχουν και άλλες δραστηριότητες που λαµβάνουν χώρα στους οργανισµούς που παρουσιάστηκαν στην προηγούµενη παράγραφο, αλλά είναι ακόµα σε ιδιαίτερα πρώιµο στάδιο, οπότε και παραλείπεται η παρουσίαση τους.

-70-

3 ― Τα Συστήµατα ∆ιαχείρισης της Μάθησης και το περιβάλλον τους Πίνακας 3: Οι οργανισµοί προτυποποίησης και τα πρότυπα στα οποία εµπλέκεται ο καθένας IMSISO/IEC JTC1 SC36ADL CEN/ISSSDublin Core PrometeusIEEE Learning TechnologyARIADNE Αρχιτεκτονική ΣΜΤ- Ναι---ΝαιΝαι- ΜεταδεδοµέναΝαι- -Ναι Ναι- Ναι Ναι Πακετάρισµα ΥλικούΝαιΝαιΝαι - - - Ναι - Συνεργασία σε επιχειρησιακό επίπεδοΝαι- - - --Ναι- Προφίλ ΜαθητώνΝαιΝαι--- Ασκήσεις αξιολόγησηςΝαι- -- --- - Ορισµός ΙκανοτήτωνΝαι- ----Ναι- Σχεδίαση ΜάθησηςΝαι- -Ναι-Ναι-- Ακολουθία µαθησιακών δραστηριοτήτωνΝαι- ----Ναι- Γλωσσάρι- Ναι----Ναι- - 71 -

3.5.3.1 Αρχιτεκτονική Συστηµάτων Μαθησιακής Τεχνολογίας (Learning Technology Systems Architecture)

Γενικά ο σκοπός της σχεδίασης αρχιτεκτονικών για συστήµατα είναι η ανακάλυψη πλαισίων σε υψηλό επίπεδο αφαίρεσης, τα οποία αποσκοπούν στην κατανόηση των συστηµάτων αυτών, των υποσυστηµάτων τους και των διαδράσεών τους µε σχετιζόµενα συστήµατα. Η αρχιτεκτονική υποστηρίζει τη σχεδίαση και υλοποίηση υποσυστηµάτων, τα οποία είναι επαναχρησιµοποιήσιµα, συµβάλλει στη διαλειτουργησιµότητα των συστηµάτων ορίζοντας τις διαπροσωπείες και προωθεί τη µεταφερσιµότητα των συστηµάτων σε διαφορετικές πλατφόρµες [IEEE LTSC 2001c]. Εξάλλου η ηλεκτρονική µάθηση έχει εξαπλωθεί ραγδαία χωρίς να υπάρχει µια καθαρή εικόνα για τις ψηφίδες ενός ΣΜΤ ή πώς αυτές αλληλοσυνδέονται. Η ανάγκη για µια τέτοια αρχιτεκτονική είναι εξαιρετικά κρίσιµη για τον ορισµό των περιοχών της ηλεκτρονικής µάθησης, και την ανάπτυξη των προτύπων [Collier and Robson 2002]. Στο χώρο της αρχιτεκτονικής συστηµάτων υπάρχουν οι εξής προσεγγίσεις:

Η IEEE LTSC έχει αναπτύξει το πρότυπο Learning Technology Systems Architecture, το οποίο ουσιαστικά λειτουργεί ως οδηγός για την ανάπτυξη των υπόλοιπων προτύπων στο χώρο της µαθησιακής τεχνολογίας. Το πρότυπο αυτό ορίζει όλα τα υποσυστήµατα των συστηµάτων µαθησιακής τεχνολογίας και την αλληλεπίδραση µεταξύ τους, οριοθετώντας έτσι τις διάφορες θεµατικές περιοχές της προηγµένης µαθησιακής τεχνολογίας. Θα µπορούσε λοιπόν να θεωρηθεί και ως ένα µετα-πρότυπο για τον ορισµό άλλων προτύπων.

Η επιτροπή ISO/IEC JTC1 SC36 έχει πρόσφατα διαµορφώσει την οµάδα εργασίας “Quality Assurance and Descriptive Frameworks”, η οποία συνεργάζεται µε την IEEE LTSC για τη σχεδίαση µαθησιακών αρχιτεκτονικών.

Πρόσφατα ξεκίνησε το Project ΟΚΙ (Open Knowledge Initiative, http://web.mit.edu/oki/), από ένα consortium αµερικάνικων πανεπιστηµίων, µε ηγέτη το MIT, το οποίο έχει ως σκοπό το ορισµό µιας αρχιτεκτονικής γενικά για όλα τα Σ∆Μ. Το project αυτό δε συνδέεται άµεσα µε το πρότυπο LTSC της IEEE. Ένα ανάλογο project σε ευρωπαϊκό έδαφος είναι το Campussource project http://www.campussource.de/org/.

3.5.3.2 Μεταδεδοµένα (Metadata)

Οι µαθησιακοί πόροι ή µαθησιακά αντικείµενα (Learning Objects) στα πλαίσια της προηγµένης µαθησιακής τεχνολογίας αυξάνονται εκθετικά, γεγονός που καθιστά τη διαχείριση τους εξαιρετικά δυσχερή. Ως διαχείριση εννοούµε τη δυνατότητα να µπορούµε να τα ενηµερώνουµε για τυχόν αλλαγές, να τα αναζητούµε, να τα χρησιµοποιούµε, να τα διαµοιραζόµαστε και να τα επαναχρησιµοποιούµε. Η µόνη βιώσιµη λύση που έχει προταθεί

-72-

στο πρόβληµα αυτό είναι ο ορισµός ενός συνόλου µεταδεδοµένων πάνω στα µαθησιακά αντικείµενα, δηλαδή ένα σύνολο από χαρακτηριστικά γνωρίσµατα, που απαιτούνται για την πλήρη και ακριβή περιγραφή τους [IEEE LTSC 2001b]. Τα µεταδεδοµένα αυτά ακολουθούν µια παρόµοια προσέγγιση που έχουν οι βιβλιοθήκες για την κατηγοριοποίηση και περιγραφή των χειρογράφων.

∆ιάφορες προσεγγίσεις υπάρχουν µέχρι στιγµής στον τοµέα των µεταδεδοµένων:

Η IEEE LTSC έχει δηµιουργήσει το πρότυπο “Standard for Learning Object Metadata”, το οποίο έχει ψηφιστεί και θεωρείται επίσηµο πρότυπο της IEEE.

Η σύµπραξη IMS Global Learning Consortium, έχει δηµιουργήσει το IMS Meta-data Specification [IMS 2002c], το οποίο ουσιαστικά υιοθετεί και προσαρµόζει το IEEE LOM.

H αµερικάνικη Advance Distributed Learning Initiative και η ευρωπαϊκή ARIADNE, επίσης έχουν ενσωµατώσει το LOM στις προδιαγραφές τους.

Η πρωτοβουλία Dublin Core Metadata Initiative, αν και δε απευθύνεται σε µεταδεδοµένα µόνο για µαθησιακά αντικείµενα χρησιµοποιείται ευρύτατα για το σκοπό αυτό και θεωρείται ένα από τα πλέον επιτυχηµένα εµπορικά πρότυπα για µεταδεδοµένα. Πρόσφατα το Dublin Core εξέδωσε µια έκδοση του προτύπου που αφορά τα µαθησιακά αντικείµενα.

Το CEN/ISSS LT Workshop έχει κάνει αρκετή προσπάθεια µετάφρασης του IEEE LOM σε τοπικό επίπεδο στ ορισµένες χώρες της Ευρωπαϊκής Ένωσης.

3.5.3.3 Πακετάρισµα Υλικού (Content Packaging)

Για να µπορέσουν να ανταλλάξουν µαθησιακό υλικό δύο συστήµατα µαθησιακής τεχνολογίας πρέπει το υλικό αυτό να πακεταριστεί, δηλαδή να δοµηθεί ιεραρχικά σύµφωνα µε κάποιο συγκεκριµένο πρότυπο και έπειτα να µεταφερθεί από το ένα στο άλλο. Τα πρότυπα που ασχολούνται µε το πακετάρισµα αυτό φροντίζουν για όλες εκείνες τις λεπτοµέρειες χαµηλού επιπέδου, ώστε αυτή η µεταφορά του υλικού σε πακέτα να είναι διαφανής (transparent) προς το χρήστη, ακριβώς όπως οι πελάτες ηλεκτρονικής αλληλογραφίας (e-mail clients) φροντίζουν για την αυτοµατοποιηµένη υπηρεσία e-mail. Οι λεπτοµέρειες αυτές αφορούν όχι µόνο τη µορφή που θα αποθηκευθεί το υλικό, αλλά και τα µεταδεδοµένα που το περιγράφουν αλλά και τους κανόνες παράδοσης από το ένα σύστηµα στο άλλο. Η σηµασία των προτύπων αυτών οφείλεται στο ότι µας βολεύει να δηµιουργούµε, να ανανεώνουµε, να αποθηκεύουµε και να µεταφέρουµε το υλικό µε τα εργαλεία που θέλουµε, αδιαφορώντας για το πού θα µεταφερθούν.

Οι προσεγγίσεις που υπάρχουν µέχρι στιγµής στον τοµέα του πακεταρίσµατος υλικού είναι:

Το πρότυπο Content Packaging του IMS [IMS 2002a] είναι ο κύριος εκφραστής αυτής της κατηγορίας.

Το πρότυπο Computer Managed Instruction που ετοιµάζεται από την IEEE LTSC.

Η Microsoft έχει υλοποιήσει το πρότυπο Content Packaging του IMS σε εµπορική µορφή µε την επωνυµία LRN.

Η Advanced Distributed Learning Initiative έχει ενσωµατώσει και προσαρµόσει το πρότυπο Content Packaging στα πλαίσια του SCORM [ADL 2000].

Η επιτροπή ISO/IEC JTC1 SC36 έχει πρόσφατα διαµορφώσει την οµάδα εργασίας “Management and Delivery for Learning, Education and Training”, η οποία συνεργάζεται µε τις επιτροπές της IEEE LTSC και του IMS για τη ανάπτυξη προτύπων για πακετάρισµα υλικού.

3.5.3.4 Προφίλ Μαθητή (Learner Profile)

Ένα από τα χαρακτηριστικά των µαθητών της ηλεκτρονικής µάθησης είναι και η πραγµατική ή εικονική κινητικότητα τους από οργανισµό σε οργανισµό. Για παράδειγµα ένας µαθητής είναι δυνατό να καταρτιστεί από διαφορετικούς οργανισµούς σε διαφορετικές χρονικές περιόδους. Στις περιπτώσεις αυτές τα στοιχεία των µαθητών θα πρέπει µε κάποιο τρόπο να µεταφέρονται από τον ένα οργανισµό στον άλλο µε αυτοµατοποιηµένο τρόπο. Τα στοιχεία αυτά µπορεί να αφορούν προσωπικά στοιχεία, το ιστορικό των µαθητών, τα σχέδια τους, τις µαθησιακές προτιµήσεις τους, τα προσόντα τους, ακαδηµαϊκά πτυχία, αξιολογήσεις του κ.λπ. Τα πρότυπα που ορίζουν το προφίλ των µαθητών έχουν αυτόν ακριβώς το σκοπό, δηλαδή καθορίζουν τις πληροφορίες που είναι απαραίτητες για κάθε µαθητή, ώστε αυτές να µπορούν να διαµοιράζονται µεταξύ διαφορετικών συστηµάτων. Σήµερα υπάρχουν οι εξής προσεγγίσεις στο χώρο του προφίλ µαθητών:

To πρότυπο Personal and Private Information (PAPI) της IEEE LTSC [IEEE LTSC 2001a]

Το πρότυπο Learner Information Package (LIP) του οργανισµού IMS [IMS 2002f].

Η επιτροπή ISO/IEC JTC1 SC36 έχει πρόσφατα διαµορφώσει την οµάδα εργασίας “Learner Information”, η οποία συνεργάζεται µε τις δύο προαναφερθείσες επιτροπές για τον ορισµό σχετικού προτύπου.

-74-

3.5.3.5 Ασκήσεις Αξιολόγησης (Question and Testing)

Η αξιολόγηση των µαθητών στα πλαίσια της ηλεκτρονικής µάθησης δεν διαφέρει κατά πολύ από εκείνη της συµβατικής µάθησης. Ωστόσο αντίστοιχα µε τους µαθησιακούς πόρους, οι ασκήσεις και τα διαγωνίσµατα αξιολόγησης αλλά και η ίδια η διαδικασία της αξιολόγησης πρέπει να καταγράφεται µε κάποιο ώστε να είναι µεταφέρσιµη από το ένα Σύστηµα

∆ιαχείρισης της Μάθησης στο άλλο αλλά και να επαναχρησιµοποιούνται σε διαφορετικά µαθησιακά περιβάλλοντα. Για το σκοπό αυτό ο οργανισµός IMS έχει αναπτύξει το πρότυπο Question and Testing Interoperability [IMS 2002d].

3.5.3.6 Επιχειρησιακή ∆ιαλειτουργησιµότητα (Enterprise Interoperability)

Τα Συστήµατα ∆ιαχείρισης της Μάθησης, όπως αναλύθηκαν και στην παράγραφο 3.4, είναι λογισµικά συστήµατα που συνθέτουν λειτουργίες επικοινωνιών, διαχείρισης και παράδοσης µαθησιακού υλικού, διοίκησης τάξης, συνεργατικής µάθησης κ.λπ. Τα σύστηµα αυτά λειτουργούν συχνά στα πλαίσια ευρύτερων οργανισµών ή επιχειρήσεων και πρέπει να συνεργαστούν µε άλλα λογισµικά συστήµατα που έχουν διαφορετική λειτουργικότητα αλλά δρουν στην ίδια εµβέλεια. Παραδείγµατα συστηµάτων που πρέπει να διαλειτουργήσουν µε τα Συστήµατα ∆ιαχείρισης της Μάθησης είναι Συστήµατα ∆ιαχείρισης Ανθρωπίνων Πόρων, τα Συστήµατα ∆ιαχείρισης των Μαθητών, τα Συστήµατα ∆ιαχείρισης Βιβλιοθηκών κ.λπ. Για το σκοπό αυτό ο οργανισµός IMS έχει αναπτύξει το πρότυπο Enterprise [IMS 2002a].

3.5.3.7 Ορισµός Ικανοτήτων (Competency Definition)

Επί του παρόντος υπάρχουν πολλοί ορισµοί για τους όρους «Μαθησιακός στόχος»

(Learning Objective), «Ικανότητα» (Competency) και «∆εξιότητα» (Skill), αλλά και µεγάλη διάσταση απόψεων πώς µπορούν να χρησιµοποιηθούν οι ορισµοί αυτοί για τον καθορισµό επαναχρησιµοποιήσιµων µοντέλων δεδοµένων. Υπάρχουν για το σκοπό αυτό προσπάθειες για τον ορισµό καθολικά αποδεκτών µοντέλων Ορισµού Ικανοτήτων, ώστε να µπορούν να χρησιµοποιηθούν σε εφαρµογές όπως τα Συστήµατα ∆ιαχείρισης της Μάθησης. Σήµερα υπάρχουν οι εξής προσεγγίσεις στο χώρο του προφίλ µαθητών:

Το πρότυπο Competency Definition του οργανισµού IMS [IMS 2002g].

To πρότυπο Competency Definition της IEEE LTSC 3.5.3.8 Σχεδίαση Μάθησης (Learning Design)

Στην ηλεκτρονική µάθηση χρησιµοποιούνται όπως είναι αναµενόµενο πολλές και διαφορετικές παιδαγωγικές και µαθησιακές θεωρίες, οι οποίες φυσικά πρέπει να υποστηρίζονται από τα διάφορα λογισµικά συστήµατα, όπως τα Σ∆Μ. Για να επιτευχθεί αυτό ακολουθείται µια προσέγγιση που δεν ορίζει τις µεµονωµένες θεωρίες, αλλά ορίζει µια γενική και ευέλικτη γλώσσα που τις περιγράφει και τις εκφράζει. Η προσέγγιση αυτή έχει το

πλεονέκτηµα ότι απαιτεί την υλοποίηση ενός και µοναδικού συνόλου εργαλείων µαθησιακής σχεδίασης και εκτέλεσης προκειµένου να υποστηρίξει την ευρεία γκάµα των µαθησιακών θεωριών. Σήµερα υπάρχουν οι εξής προσεγγίσεις στο χώρο της σχεδίασης µάθησης:

Η γλώσσα Educational Modeling Language του Ανοικτού Πανεπιστηµίου της Ολλανδίας (Open University of the Netherlands),

Το πρότυπο Learning Design Specification του οργανισµού IMS [IMS 2002e], που στηρίζεται στην πρώτη.

3.5.3.9 Ακολουθία Μαθησιακών ∆ραστηριοτήτων (Sequencing)

Οι µαθησιακές διαδικασίες που διαδραµατίζονται στα πλαίσια της ηλεκτρονικής µάθησης λαµβάνουν χώρα σύµφωνα µε κάποια ακολουθία, όπως ακριβώς και στη συµβατική µάθηση.

Για παράδειγµα στα µαθηµατικά, ο µαθητής πρέπει να διαβάσει πρώτα το θεωρητικό κοµµάτι, έπειτα να δει τα παραδείγµατα και τέλος να λύσει τις σχετικές ασκήσεις. Ο εκπαιδευτικός σχεδιαστής ορίζει ουσιαστικά τη σχετική σειρά που πρέπει να εµφανίζονται τα διάφορα κοµµάτια περιεχοµένου και τις συνθήκες κάτω από τις οποίες κάθε κοµµάτι επιλέγεται ή απορρίπτεται για παρουσίαση. Τα πρότυπα που ασχολούνται µε το θέµα αυτό φροντίζουν να ορίσουν τη επιθυµητή συµπεριφορά των µαθητών καθώς βιώνουν τις µαθησιακές εµπειρίες. Μάλιστα ο ορισµός αυτός πρέπει να είναι τέτοιος ώστε κάθε ΣΜΤ να προγραµµατίζει τις διακριτές µαθησιακές δραστηριότητες, σύµφωνα µε την επιθυµητή ακολουθία. Σήµερα υπάρχουν οι εξής προσεγγίσεις στο χώρο της σχεδίασης µάθησης:

Το πρότυπο Simple Sequencing Specification του οργανισµού IMS.

Το πρότυπο Computer Managed Instruction, που το περιέχει εν µέρει.

3.5.3.10 Γλωσσάρι (Glossary)

Για την κατάρτιση των διαφόρων προτύπων είναι ιδιαίτερα σηµαντικό να υπάρχει ένα γλωσσάρι ή λεξικό το οποίο να απαριθµεί και να ορίζει τους όρους που χρησιµοποιούνται στα πρότυπα αυτά. Στις επιτροπές IEEE LTSC αλλά και ISO/IEC JTC1 SC36 ετοιµάζεται ένα τέτοιο γλωσσάρι υπό τη µορφή προτύπου το οποίο θα έχει σκοπό:

Να επιτρέψει στους συγγραφείς των προτύπων να χρησιµοποιούν προκαθορισµένες και συνεπείς ορολογίες στη συγγραφή των προτύπων.

Να επιτρέψει στους χρήστες των προτύπων να κατανοήσουν το νόηµα των όρων που υπάρχουν στα πρότυπα

Να επιτρέψει τους λοιπούς παράγοντες της ηλεκτρονικής µάθησης να κατανοήσουν και να χρησιµοποιήσουν την καθιερωµένη ορολογία

-76-

3.5.4 Η παρούσα κατάσταση των προτύπων

Σήµερα έχει ήδη επιτελεσθεί τεράστια πρόοδος στο θέµα των προτύπων µαθησιακής τεχνολογίας, αλλά ο δρόµος είναι ακόµα µακρύς ώστε να µπορεί να ισχυριστεί η διεθνής κοινότητα ότι πέτυχε τους στόχους που είχε θέσει. ∆εν πρέπει να ξεχνάµε βέβαια ότι οι προσπάθειες προτυποποίησης είναι γιγαντιαίες και απαιτούν υπερβολικά µεγάλα χρονικά διαστήµατα ακόµη και αν έχουν εξασφαλιστεί πλούσιοι πόροι για την υλοποίηση τους.

Πρέπει να τονίσουµε επίσης ότι ο τοµέας της προηγµένης µαθησιακής τεχνολογίας εµφανίζει ένα χαρακτηριστικό που λειτουργεί ως τροχοπέδη στην γρήγορη και αποτελεσµατικής αποπεράτωση των προτύπων: η προηγµένη µαθησιακή τεχνολογία είναι άµεσα συνυφασµένες µε τις τεχνολογίες των υπολογιστών και των επικοινωνιών οι οποίες µε τη σειρά τους είναι καταδικασµένες να µεταβάλλονται µε ταχύτητα φωτός. Η τροµακτική ρευστότητα των τεχνολογιών αυτών δυσχεραίνει τη διαδικασία της προτυποποίησης καθώς τα υπό ανάπτυξη πρότυπα πρέπει συνεχώς να αναπροσαρµόζονται εξελίξεις που καθιστούν παρωχηµένες τις τεχνολογίες που µόλις χθες θεωρούντο τεχνολογίες αιχµής.

Υπάρχουν πρότυπα τα οποία έχουν εκδοθεί επισήµως από τους αντίστοιχους οργανισµούς.

Κάποια άλλα βρίσκονται στη φάση της ψηφοφορίας από τα µέλη των επιτροπών και αναµένεται να οριστικοποιηθούν τους επόµενους µήνες. Άλλα πάλι βρίσκονται σε µια συνεχή εξέλιξη ακριβώς λόγω της ρευστότητας των τεχνολογιών που επισηµάνθηκε παραπάνω.

Τονίζουµε εδώ ότι η αστραπιαία ταχύτητα µε την οποία κινούνται οι τεχνολογίες αυτές, καθιστούν παρωχηµένες τις πληροφορίες που βρίσκουν οι αναγνώστες σε ένα έντυπο µέσο και συνεπώς παροτρύνουµε τους αναγνώστες να αναζητήσουν τις τελευταίες πληροφορίες γύρω από τα πρότυπα στις ιστοσελίδες των αντίστοιχων οργανισµών. Η συνολική εικόνα που εµφανίζουν τα πρότυπα σήµερα είναι ότι ελάχιστα είναι επίσηµα πρότυπα από διεθνείς οργανισµούς προτυποποίησης, αλλά αρκετά από αυτά έχουν ήδη δοκιµασθεί και αξιολογηθεί επί µακρόν και βρίσκονται πλέον καθ’ οδόν προς την επίσηµη προτυποποίηση.

Τι γίνεται όµως µε την υιοθέτηση των προτύπων από τη βιοµηχανία και τα ερευνητικά κέντρα; ∆εν υπάρχουν επίσηµα στατιστικά στοιχεία για το βαθµό υιοθέτησης αλλά σίγουρα υπάρχει µεγάλη κινητικότητα καθώς κανείς φορέας σχετικός µε την ηλεκτρονική µάθηση δε θέλει να «χάσει το τρένο». Είναι αδιαµφισβήτητο γεγονός ότι το να υιοθετήσει ένας οργανισµός, ένα ή περισσότερα πρότυπα θεωρείται ρίσκο, ακριβώς λόγω της ρευστότητας που επικρατεί [MASIE 2002]. Για το λόγο αυτό πολλοί οργανισµοί τηρούν στάση αναµονής περιµένοντας να επιτευχθεί η κρίσιµη µάζα ώστε να µειωθεί το ρίσκο. Ωστόσο, άλλοι οργανισµοί έχουν προχωρήσει στην υιοθέτηση και ουσιαστική υλοποίηση τέτοιων προτύπων και µάλιστα µε αρκετά επιτυχηµένο τρόπο. Από τεχνικής απόψεως, οι υλοποιήσεις αυτές γίνονται µε τη χρήση διαφόρων µεθόδων:

Ως µοντέλα δεδοµένων τα οποία συνήθως περιγράφονται µε τη γλώσσα XML και τις συναφείς µε αυτήν τεχνολογίες.

Ως Υπηρεσίες του Παγκόσµιου Ιστού (Web Services) κάνοντας χρήση πρωτοκόλλων όπως τα SOAP, WebDAV, JXTA κ.λπ.

Ως ∆ιαπροσωπείες Προγραµµατισµού Εφαρµογών (Application Programming Interfaces), οι οποίες υλοποιούνται σε Java, JavaScript κ.λπ.

3.6 Τι έπεται

Στο κεφάλαιο αυτό αναλύθηκε το πεδίο εφαρµογής της διατριβής αυτής που είναι τα Συστήµατα ∆ιαχείρισης της Μάθησης αλλά και το περιβάλλον στο οποίο εντάσσονται αυτά δηλαδή, τα Συστήµατα Μαθησιακής Τεχνολογίας και τα ∆ιαδικτυακά Συστήµατα Μάθησης.

Στο επόµενο κεφάλαιο οι δύο τελευταίες κατηγορίες συστηµάτων θα χρησιµοποιηθούν ως είσοδο για τη σχεδίαση του επιχειρησιακού µοντέλου για ένα Σύστηµα ∆ιαχείρισης της Μάθησης, που είναι το πρώτο βήµα στη σχεδίαση της αρχιτεκτονικής.

-78-

4 Ένα επιχειρησιακό µοντέλο των ΣΜΤ

“We live on an island surrounded by a sea of ignorance. As our island of knowledge grows, so does the shore of our ignorance”

John A. Wheeler

”All models are wrong. Some of them are useful.”

George Box

Στο κεφάλαιο αυτό παρουσιάζεται το επιχειρησιακό µοντέλο των ΣΜΤ, το οποίο αποτελεί το σηµείο αφετηρίας για τη σχεδίαση της αρχιτεκτονικής αναφοράς ενός Σ∆Μ. Το επιχειρησιακό µοντέλο στηρίζεται σε ένα υπάρχον διεθνές πρότυπο Αρχιτεκτονικής Συστηµάτων Μαθησιακής Τεχνολογίας καθώς και σε ένα εφαρµοσµένο µοντέλο ενός ∆ιαδικτυακού Συστήµατος Μάθησης. Χρησιµοποιούνται µέθοδοι και πρακτικές της µεθοδολογίας Rational Unified Process και της γλώσσας Unified Modelling Language. Ο στόχος είναι η εκ βαθέων ανάλυση και κατανόηση των ΣΜΤ, που µπορεί να χρησιµοποιηθεί για τη βελτίωση των συστηµάτων καθαυτών αλλά και των λογισµικών συστηµάτων που τα υποστηρίζουν.

4.1 Μοντελοποίηση των ΣΜΤ ως επιχειρησιακά συστήµατα

Στο προηγούµενο κεφάλαιο ενότητα εξηγήθηκαν και αναλύθηκαν οι έννοιες των Συστηµάτων Μαθησιακής Τεχνολογίας, των ∆ιαδικτυακών Συστηµάτων Μάθησης και των Συστηµάτων ∆ιαχείρισης της Μάθησης καθώς επίσης και οι σχέσεις µεταξύ τους.

Αναφέρθηκε επίσης ότι τόσο τα ΣΜΤ, όσο και τα ∆ΣΜ µπορούν να θεωρηθούν επιχειρησιακά συστήµατα, τα οποία υποστηρίζονται από ειδικά λογισµικά συστήµατα, που αυτοµατοποιούν ορισµένες από τις επιχειρησιακές διαδικασίες (business processes) [Ford et al.

1996]. Ο αριθµός και ο τύπος των υποστηρικτικών λογισµικών συστηµάτων εξαρτάται από το συγκεκριµένο Σύστηµα Μαθησιακής Τεχνολογίας και από τις επιχειρησιακές διαδικασίες που προορίζονται να αυτοµατοποιηθούν. Για παράδειγµα, ένα ∆ιαδικτυακό Σύστηµα Μάθησης για ένα µάθηµα σε ένα πανεπιστήµιο απαιτεί λογισµικά συστήµατα που παρέχουν δυνατότητες συγγραφής και παράδοσης διαδικτυακού µαθησιακού υλικού, διαχείρισης

στοιχείων µαθητών και µαθηµάτων, υπηρεσίες επικοινωνίας και εικονικής συνεργασίας κ.λπ. [Jacobson et al. 1995, Nilsson et al. 1999, Eriksson and Penker 2000]. Η επιχειρησιακή µοντελοποίηση βοηθάει στην κατανόηση της δοµής και λειτουργίας µιας επιχείρησης, καθώς

3. ∆ρα ως η βάση για τη βελτίωση της επιχείρησης ή ακόµα και για την αναδιάρθρωση της (business re-engineering), εφόσον εντοπίζει υπάρχοντα προβλήµατα και αδυναµίες.

4. ∆ρα ως η βάση για την αναπτυξιακή διαδικασία των διαφόρων λογισµικών συστηµάτων που υποστηρίζουν την επιχείρηση, ή την επανασχεδίαση τους.

Στο κεφάλαιο αυτό παρουσιάζουµε µια προσέγγιση µοντελοποίησης των Συστηµάτων Μαθησιακής Τεχνολογίας και ∆ιαδικτυακών Συστηµάτων Μάθησης, θεωρούµενων ως επιχειρησιακών συστηµάτων, προσδιορίζοντας και σχεδιάζοντας τις έννοιες και αρχές που χαρακτηρίζουν τα συστήµατα αυτά, την πληροφορία που πρέπει να διαχειριστούν και τις ροές πληροφορίας µεταξύ των διαφόρων ψηφίδων τους. Ο σκοπός του κεφαλαίου αυτού είναι διττός: πρώτον να γίνουν κατανοητά τα ΣΜΤ και ∆ΣΜ και η κατανόηση αυτή να βοηθήσει στη βελτίωση των αντίστοιχων συστηµάτων· και δεύτερον να καθιερώσει µια βάσιµη, έγκυρη και φορµαλιστική βάση για την ανάπτυξη λογισµικών συστηµάτων που υποστηρίζουν τα

∆ΣΜ.

Έµφαση δίνεται στα ∆ΣΜ επειδή είναι σήµερα η δηµοφιλέστερη κατηγορία Συστηµάτων Μαθησιακής Τεχνολογίας. Ωστόσο το σηµείο αφετηρίας είναι τα γενικά ΣΜΤ καθώς υπάρχει µεγάλη δραστηριότητα για την προτυποποίηση τους από την διεθνείς οργανισµούς όπως είναι η επιτροπή Συστηµάτων Μαθησιακής Τεχνολογίας τη IEEE [http://ltsc.ieee.org/], η επιτροπή ISO/IEC JTC1 SC36 [http://jtc1sc36.org/] και ο οργανισµός IMS [http://www.imsproject.org/]. Συνεπώς η ανάπτυξη των ∆ΣΜ έχει βάσιµα πλεονεκτήµατα, αν βασίσει τα θεµέλια της στο ισχυρό και κοινά αποδεκτό περιβάλλον των διεθνών προτύπων.

Η πρακτική που χρησιµοποιείται στο κεφάλαιο αυτό είναι καταρχήν ο καθορισµός του επιχειρησιακού µοντέλου για ένα Σύστηµα Μαθησιακής Τεχνολογίας, σύµφωνα µε το πρότυπο IEEE LTSC Learning Technology Systems Architecture (LTSA), και έπειτα η επέκταση ή εκλέπτυνση του µοντέλου αυτού για το πεδίο των ∆ΣΜ. Παρόµοια προσέγγιση επιχειρησιακής µοντελοποίησης, περιγράφεται στο [Ford et al. 1996], όπου επιχειρείται ο καθορισµός του επιχειρησιακού µοντέλου για τα Ιδρύµατα Ανώτερης Εκπαίδευσης (Higher Education Institutions) της Μεγάλης Βρετανίας. Στην προσέγγιση αυτή µε παρόµοιο τρόπο θεωρούν τα πανεπιστήµια ως επιχειρησιακά συστήµατα και µοντελοποιούν τις επιχειρησιακές διαδικασίες µε σκοπό να επιτύχουν κάποια ποιοτικά κριτήρια. Η διαφορά µε τη διατριβή αυτή είναι ότι οι Ford et al. µοντελοποιούν ένα τριτοβάθµιο ίδρυµα, το οποίο µπορεί να περιέχει πολλά ΣΜΤ, και χρησιµοποιούν µια δική τους µεθοδολογία και σηµειολογία, ενώ η διατριβή αυτή επικεντρώνεται στα ∆ΣΜ και χρησιµοποιεί πρακτικές από την Τεχνολογία Λογισµικού, δηλαδή τη Rational Unified Process και τη UML.

4.2 Μεθοδολογία επιχειρησιακής µοντελοποίησης

Kruchten 1998, Jacobson et al. 1999]:

Επιχειρησιακές Περιπτώσεις Χρήσης (Business Use-Cases) ή

οντότητες προκειµένου να υλοποιηθεί µια επιχειρησιακή περίπτωση χρήσης.

Επιχειρησιακές Οντότητες (Business Entities) – αντιπροσωπεύουν οντότητες που χρησιµοποιούνται ή χειρίζονται από τους επιχειρησιακούς εργάτες καθώς αυτοί εκτελούν µια επιχειρησιακή περίπτωση χρήσης. Συνήθως µια επιχειρησιακή οντότητα συνίσταται από ένα έγγραφο ή ένα σηµαντικό µέρος ενός προϊόντος. Άλλες φορές είναι κάτι περισσότερο αφηρηµένο και λιγότερο χειροπιαστό, όπως σηµαντικές γνώσεις για µια αγορά ή έναν πελάτη.

Ο σκοπός της επιχειρησιακής µοντελοποίησης είναι να καθορίσει τις παραπάνω έννοιες και να δείξει τις σχέσεις τους και τις διαδράσεις τους σε µοντέλα. Η επιχειρησιακή µοντελοποίηση χρησιµοποιεί δυο ειδών µοντέλα της UML [RUP 2000, Kruchten 1998, Jacobson et al. 1999]:

Μοντέλο Επιχειρησιακών Περιπτώσεων Χρήσης (Business use-case model) – το οποίο περιγράφει τις επιχειρησιακές διαδικασίες αναφορικά µε τις επιχειρησιακές περιπτώσεις χρήσης και τους επιχειρησιακούς χειριστές που τις πραγµατοποιούν. Όπως ακριβώς και το µοντέλο περιπτώσεων χρήσης για ένα λογισµικό σύστηµα, έτσι και το επιχειρησιακό µοντέλο περιπτώσεων χρήσης παρουσιάζει ένα σύστηµα, δηλαδή στην περίπτωση αυτή την επιχείρηση, από την σκοπιά της χρήσης του, και σκιαγραφεί το πώς ωφελεί τους χρήστες του, δηλαδή του πελάτες, τους συνεταίρους κ.λπ. Το µοντέλο αυτό απεικονίζεται µε διαγράµµατα περιπτώσεων χρήσης της UML.

Μοντέλο Επιχειρησιακών Αντικειµένων (Business object model) – το οποίο αποτελεί ένα εσωτερικό µοντέλο της επιχείρησης και περιγράφει πώς υλοποιείται κάθε επιχειρησιακή περίπτωση χρήσης από ένα σύνολο επιχειρησιακών εργατών που χειρίζονται ένα σύνολο επιχειρησιακών οντοτήτων. Το µοντέλο αυτό απεικονίζεται µε διαγράµµατα κλάσεως (class), δραστηριότητας (activity) και αλληλουχίας (sequence).

Η επιχειρησιακή µοντελοποίηση χρησιµοποιεί, όπως είναι αναµενόµενο γλώσσες µοντελοποίησης, προκειµένου να αποτυπώσει τις απαραίτητες έννοιες. Όπως προαναφέρθηκε, στη διατριβή αυτή υιοθετούµε τη γλώσσα Modeling Language [Booch et al. 1999, Rumbaugh et al. 1999]. Παρότι η UML στα πρώτα της χρόνια χρησιµοποιήθηκε κυρίως για τη µοντελοποίηση λογισµικών συστηµάτων, αποτελεί µια αρκετά κατάλληλη γλώσσα για να περιγράψει επιχειρησιακά µοντέλα. Έχει την ικανότητα να περιγράψει τόσο τις στατικές πτυχές ενός επιχειρησιακού συστήµατος όσο και τις δυναµικές, καθώς επίσης και τους επιχειρησιακούς κανόνες που επηρεάζουν και τη δοµή αλλά και τη συµπεριφορά.

Ένα πλεονέκτηµα της γλώσσας UML είναι ότι απεικονίζει οπτικά συναρτήσεις και σχέσεις που διαφορετικά είναι δύσκολο να αναπαρασταθούν. Επιπλέον η UML αποτελεί ένα πρότυπο, µε εκθετικά αυξανόµενη χρήση στον Τεχνολογία Λογισµικού και µαζική

υποστήριξη από εργαλεία. Επίσης είναι πολύ σηµαντικό που µπορεί να χρησιµοποιηθεί η

Τεχνολογίας. Τα ανθρώπινα αυτά χαρακτηριστικά ουσιαστικά διεγείρουν όλες τις επιχειρησιακές διεργασίες που επιτελεί ένα Σύστηµα Μαθησιακής Τεχνολογίας.

- Στρώµα 3, «Ψηφίδες του Συστήµατος» (System Components), προσδιορίζει τα διαφορετικά συστατικά µέρη των Συστηµάτων Μαθησιακής Τεχνολογίας, που απορρέουν από τα ανθρώπινα χαρακτηριστικά. Με την ορολογία της επιχειρησιακής µοντελοποίησης, οι ψηφίδες αυτές του συστήµατος είναι οι επιχειρησιακοί εργάτες και οι επιχειρησιακές οντότητες, τις οποίες χειρίζονται οι πρώτοι, ώστε να υλοποιήσουν τις επιχειρησιακές περιπτώσεις χρήσης.

- Στρώµα 4, «Όψεις και Προτεραιότητες των Ενδιαφεροµένων», (Stakeholder Perspectives and Priorities), δείχνει διαφορετικές όψεις της LTSA, σε περιπτώσεις διαφορετικών ενδιαφεροµένων και στοχεύει στο να επιβεβαιώσει ότι όλες τα ενδιαφέροντα των παραγόντων συµπεριλαµβάνονται στην LTSA. ∆εν ορίζει καµία νέα ψηφίδα του συστήµατος αλλά µόνο παρουσιάζει συγκεκριµένα υποσύνολα των ψηφίδων του Στρώµατος 3, επιδεικνύοντας σε κάθε περίπτωση την έµφαση που δίνει ο κάθε ενδιαφεροµένος. Κατά συνέπεια το στρώµα αυτό δεν έχει καµία χρησιµότητα για το επιχειρησιακό µοντέλο.

- Στρώµα 5, «Λειτουργικά Χαρακτηριστικά και ∆ιαλειτουργησιµότητα», (Operational Components and Interoperability — codings, APIs, protocols), παρέχει µια επισκόπηση των τρόπων µε τους οποίους τα τεχνικά πρότυπα σχετίζονται µε την LTSA και της αναπτυξιακή διαδικασία των προτύπων που το επιτυγχάνει αυτό. Ο καθορισµός των πραγµατικών κωδικοποιήσεων, API, πρωτοκόλλων κ.λπ., είναι εκτός της εµβέλειας της LTSA, εποµένως δεν υπάρχει τίποτα στο στρώµα αυτό που να έχει νόηµα να µπει στο επιχειρησιακό µοντέλο.

Προχωρούµε τώρα στη µοντελοποίηση ενός ΣΜΤ, αποτυπώνοντας την εξωτερική χρήση του µε ένα µοντέλο επιχειρησιακών περιπτώσεων χρήσης, και την εσωτερική του λειτουργία µε ένα µοντέλο επιχειρησιακών αντικειµένων που αφορά την υλοποίηση των επιχειρησιακών διαδικασιών.

4.3.1 Το επιχειρησιακό µοντέλο περιπτώσεων χρήσης

Το µοντέλο επιχειρησιακών περιπτώσεων χρήσης, όπως απεικονίζεται στο Σχήµα 4.2 περιέχει έννοιες από τα δύο πρώτα στρώµατα της LTSA. Η Οντότητα Μαθητή αντιπροσωπεύεται από έναν επιχειρησιακό χειριστή, εφόσον αλληλεπιδρά µε το Σύστηµα Μαθησιακής Τεχνολογίας και λαµβάνει κάποια αξία από αυτό. Η Οντότητα Μαθητή θα µπορούσε εναλλακτικά να θεωρηθεί µέρος του συστήµατος, δηλαδή να µοντελοποιηθεί ως επιχειρησιακός εργάτης και όχι ένας εξωτερικός χειριστής. Ωστόσο το πρώτο στρώµα

διαχωρίζει ρητά την Οντότητα Μαθητή από το περιβάλλον του µαθητή, καθιστώντας έτσι υποχρεωτική τη µοντελοποίηση τους ως δύο διαφορετικές οντότητες που αλληλεπιδρούν µεταξύ τους. Στο σηµείο αυτό επαναλαµβάνεται ότι η LTSA θεωρείται παιδαγωγικά ουδέτερη· δηλαδή ο διαχωρισµός µαθητή-περιβάλλοντος δεν εκφράζει κάποια µαθησιακή θεωρία όπως π.χ. το µαθητο-κεντρικό µοντέλο µάθησης. Το γεγονός ότι η Οντότητα Μαθητή µπορεί να αποτελείται από περισσότερους του ενός συνεργαζόµενους µαθητές, σκιαγραφείται στην περίπτωση χρήσης «συνεργάζεται», που διεγείρεται από τον επιχειρησιακό χειριστή Μαθητή και επιστρέφει αξία σε αυτόν. Ο χειριστής Μαθητής από την άλλη πλευρά αποτελεί τµήµα του χειριστή Οντότητα Μαθητή. Το 2^ο στρώµα της LTSA, καθορίζει τις υπόλοιπες 5 επιχειρησιακές περιπτώσεις χρήσης, που αντικατοπτρίζουν τα ανθρωπο-κεντρικά χαρακτηριστικά: «απαιτούν αισθητήριες εισόδους και/ή φυσική αλληλεπίδραση», «µαθαίνουν αναξιόπιστα», «µαθαίνουν νοµαδικά», «µαθαίνουν διαφορετικά, απρόβλεπτα και µεταβλητά κατά την πάροδο του χρόνου», και «έχουν αυτογνωσία και επίγνωση των δικών τους βέλτιστων µαθησιακών στρατηγικών».

συνερ γάζεται

απαιτούν αισθητήριες εισόδους και/ή φυσική αλληλεπίδραση

µ αθαίνουν αναξιό πιστα

µαθαίνο υν νοµ αδικά

µαθαίνουν διαφορετικά, απρόβλεπτα και µεταβλητά κατά την πάροδο του χρόνου

Μαθητής Οντότητα Μαθητή

έχουν αυτογνωσία και επίγνωση των δικών τους βέλτιστων µαθησιακών στρατηγικών

Σχήµα 4.2: Το µοντέλο επιχειρησιακών περιπτώσεων χρήσης

4.3 2 Το µοντέλο επιχειρησιακών αντικειµένων .

Το µοντέλο επιχειρησιακών αντικειµένων συνίσταται από τις έννοιες του Στρώµατος 3, δηλαδή τις ψηφίδες του Συστήµατος, και αποτυπώνει την πραγµατοποίηση των επιχειρησιακών περιπτώσεων χρήσης, που ορίστηκαν προηγουµένως, από επιχειρησιακούς εργάτες που επεξεργάζονται επιχειρησιακές οντότητες. Η αντιστοίχηση µεταξύ των 19 ψηφίδων του

-86-

συστήµατος και των στοιχείων της επέκτασης της UML για επιχειρησιακή µοντελοποίηση, επιτελέσθηκε ανάλογα µε το τί ακριβώς αντιπροσωπεύουν οι ψηφίδες του συστήµατος για ένα ΣΜΤ. Η Οντότητα Μαθητή, όπως προαναφέρθηκε στο µοντέλο επιχειρησιακών περιπτώσεων χρήσης θεωρείται επιχειρησιακός χειριστής, καθώς υλοποιεί την οντότητα εκείνη που αλληλεπιδρά µε το ΣΜΤ. Επιπλέον οι άλλες τρεις ∆ιαδικασίες της LTSA, η Εκτίµηση, ο ∆άσκαλος, και η Παράδοση αναπαρίστανται ως επιχειρησιακοί εργάτες, καθώς αλληλεπιδρούν µεταξύ τους και χειρίζονται τις επιχειρησιακές οντότητες. Τέλος οι 2 Αποθήκες και οι 13 Ροές συµβολίζονται µε επιχειρησιακές οντότητες, καθώς αποτελούν τα αντικείµενα που επεξεργάζονται οι ∆ιαδικασίες.

Η πραγµατοποίηση της περίπτωσης χρήσης «απαιτούν αισθητήριες εισόδους και/ή φυσική αλληλεπίδραση» απεικονίζεται στο Σχήµα 4.3, όπου υπονοείται ότι χρησιµοποιούνται διαδραστικά πολυµέσα για την ανταλλαγή της πληροφορίας. Αποτελεί την αφετηρία της LTSA και αντιπροσωπεύει την Παράδοση της πληροφορίας µέσω Πολυµέσων στην Οντότητα Μαθητή. Τα πολυµέσα περιλαµβάνουν ηχητική, οπτική και άλλου είδους πληροφορία καθώς και φυσικές αλληλεπιδράσεις.

Παράδοση Πολυµέσα Οντότητα Μαθητή

Σχήµα 4.3: Η υλοποίηση της επιχειρησιακής περίπτωσης χρήσης «απαιτούν αισθητήριες εισόδους και/ή φυσική αλληλεπίδραση»

Η πραγµατοποίηση της επιχειρησιακής περίπτωσης χρήσης «µαθαίνουν αναξιόπιστα»

απεικονίζεται στο Σχήµα 4.4, όπου υποδεικνύεται ότι µπορεί να απαιτηθούν συστήµατα ανατροφοδότησης (feedback systems) ώστε να αποφευχθεί ανεπιθύµητη συµπεριφορά και να οδηγηθούµε προς την επιθυµητή συµπεριφορά. Αποκαλείται και «βρόχος ανατροφοδότησης και συµβουλευτικής» (feedback and coaching loop), µέσω του οποίου οι απαραίτητες µαθησιακές εµπειρίες µεγιστοποιούνται και οι επιζήµιες ελαχιστοποιούνται. Η Οντότητα Μαθητή λαµβάνει Πολυµεσική πληροφορία από την Παράδοση, και εκφράζει κάποια Συµπεριφορά, η οποία αξιολογείται από την Εκτίµηση. Ο ∆άσκαλος καθορίζει την παρούσα κατάσταση του µαθητή από τις Πληροφορίες Αξιολόγησης και στη συνέχεια αποφασίζει για την περαιτέρω δράση (π.χ. παράδοση συγκεκριµένου µαθησιακού περιεχοµένου), για την επίτευξη των επιθυµητών (παιδαγωγικά) στόχων. Ο ∆άσκαλος τότε δύναται να στείλει ∆είκτες (π.χ. αναφορές σε µαθήµατα, εργαλεία αξιολόγησης) στην Παράδοση προκειµένου να επιτευχθούν οι νέοι στόχοι.

Προσδιοριστής (λαµβάνεται από την Παράδοση) Παράδοση

Φροντιστής Πολυµέσα

Πληροφορίες Αξιολόγησης Οντότητα Μαθητή

Εκτίµηση Συµπεριφορά

Σχήµα 4.4: Η υλοποίηση της επιχειρησιακής περίπτωσης χρήσης «µαθαίνουν αναξιόπιστα»

Η πραγµατοποίηση της επιχειρησιακής περίπτωσης χρήσης «µαθαίνουν νοµαδικά», εικονογραφείται στο Σχήµα 4.5, όπου παρουσιάζεται η ανάγκη να τηρούνται Στοιχεία Μαθητών, που να συνοδεύουν τους µαθητές καθώς αυτοί αλλάζουν καθηγητές, και εκπαιδευτικά ιδρύµατα µε την πάροδο του χρόνου. Ως είθισται η περίοδος µάθησης ενός µαθητή συνδέεται µε περισσότερους του ενός καθηγητές, εποµένως πληροφορίες για τις επιδόσεις του διατηρούνται στα Στοιχεία Μαθητών για να διατίθενται στους εκάστοτε καθηγητές. Έτσι κάθε ∆άσκαλος µπορεί να συνεχίσει εκεί από όπου σταµάτησε ο προηγούµενος, και κατά συνέπεια ελαχιστοποιείται το ποσοστό παρατήρησης και αξιολόγησης που απαιτείται για να διαπιστωθεί σε ποιο σηµείο βρίσκεται ο µαθητής.

Επιπροσθέτως οι µαθητές, οι κηδεµόνες τους και οι εργοδότες τους ενδιαφέρονται επίσης για τις περασµένες (ιστορικό), παρούσες και µελλοντικές Πληροφορίες Απόδοσης καθώς και αυτές µπορεί να επηρεάσουν τη µαθησιακή εµπειρία. Οµοίως Πληροφορίες Προτιµήσεων εκφράζονται από τον ίδιο το µαθητή και τηρούνται µαζί µε τις Πληροφορίες Απόδοσης, µπορούν επίσης να ενισχύσουν την παροχή των µαθησιακών εµπειριών.

-88-

Εκτίµηση Απόδοση (τρέχουσα)

πληροφορίες απόδοσης και προτιµήσεων (ιστορικό)

Φροντιστής Στοιχεία Μαθητών

πληροφορίες απόδοσης και προτιµήσεων (νέες)

Σχήµα 4.5: Η υλοποίηση της επιχειρησιακής περίπτωσης χρήσης «µαθαίνουν νοµαδικά»

Η υλοποίηση της επιχειρησιακής περίπτωσης χρήσης «µαθαίνουν διαφορετικά, απρόβλεπτα και µεταβλητά κατά την πάροδο του χρόνου», απεικονίζεται στο Σχήµα 4.6, όπου δικαιολογείται η ανάγκη για την ενσωµάτωση «πλούσιων» µαθησιακών πόρων στο βρόχο ανατροφοδότησης, ώστε να υποστηριχθούν ποικίλα µαθησιακά στυλ και στρατηγικές.

Πληροφορίες Καταλόγου

Ερώτηµα Μαθησιακοί Πόροι

Εκτίµηση

∆άσκαλος Προσδιοριστής (στέλνεται από την Παράδο ση)

Μαθησιακό Περιεχόµενο

Περιβάλλον ∆ιάδρασης

Προσδιοριστής (λαµβάνεται από την Παράδ οση) Παράδοση

Σχήµα 4.6: Η υλοποίηση της επιχειρησιακής περίπτωσης χρήσης «µαθαίνουν διαφορετικά, απρόβλεπτα και µεταβλητά κατά την πάροδο του χρόνου»

Ο ∆άσκαλος εκτελεί Ερωτήµατα στην Αποθήκη Μαθησιακών Πόρων και λαµβάνει Πληροφορίες Καταλόγου, δηλαδή κατάλληλα µεταδεδοµένα. Έπειτα επιλέγει το κατάλληλο µαθησιακό περιεχόµενο από τις Πληροφορίες Καταλόγου και διατάζει το σύστηµα Παράδοσης να το παρουσιάσει στο µαθητή, στέλνοντας του έναν ∆είκτη. Το σύστηµα Παράδοσης µε τη σειρά του εντοπίζει το εν λόγω Μαθησιακό Περιεχόµενο, χρησιµοποιώντας έναν δικό του ∆είκτη και το προσκοµίζει στο µαθητή σε πολυµεσική µορφή. Τέλος το σύστηµα Παράδοσης παρέχει το Περιβάλλον ∆ιάδρασης στη ∆ιαδικασία Εκτίµησης, έτσι ώστε η συµπεριφορά που εκφράζει ο µαθητής να αξιολογηθεί δεόντως. Για παράδειγµα, αν ο µαθητής απαντήσει σε µια ερώτησε πολλαπλής επιλογής, η ∆ιαδικασία Εκτίµησης πρέπει να γνωρίζει ότι η σωστή απάντηση είναι η νο. 2 και η πληροφορία αυτή ακριβώς κωδικοποιείται στη Ροή Περιβάλλον ∆ιάδρασης.

Η υλοποίηση της επιχειρησιακής περίπτωσης χρήσης «έχουν αυτογνωσία και επίγνωση των δικών τους βέλτιστων µαθησιακών στρατηγικών», απεικονίζεται στο Σχήµα 4.7, όπου

-90-

επιδεικνύεται η διαπραγµάτευση των Μαθησιακών Προτιµήσεων µεταξύ του ∆άσκαλου και της Οντότητας Μαθητή.

Οντότητα Μαθητή Μαθησιακές Προτιµήσεις

Φροντιστής

Σχήµα 4.7: Η υλοποίηση της επιχειρησιακής περίπτωσης χρήσης «έχουν αυτογνωσία και επίγνωση των δικών τους βέλτιστων µαθησιακών στρατηγικών»

4.4 Το επιχειρησιακό µοντέλο ενός ∆ΣΜ

Στην ενότητα αυτή παράγουµε το επιχειρησιακό µοντέλο του ∆ιαδικτυακού Συστήµατος Μάθησης που παρουσιάστηκε στην Ενότητα 3.3 - ∆ιαδικτυακά Συστήµατα Μάθησης, του προηγούµενου κεφαλαίου για το µεταπτυχιακό µάθηµα «Μηχανική του Παγκόσµιου Ιστού».

Αυτό θα επιτευχθεί µε την επέκταση του επιχειρησιακού µοντέλου για το Σύστηµα Μαθησιακής Τεχνολογίας που αναπτύχθηκε παραπάνω. Η βασική ιδέα πίσω από την επέκταση αυτή είναι να αφήσουµε άθικτο το µοντέλο επιχειρησιακών περιπτώσεων χρήσης και να διευρύνουµε το µοντέλο επιχειρησιακών αντικειµένων, ορίζοντας νέες επιχειρησιακές οντότητες και επιχειρησιακούς εργάτες που όµως συσχετίζονται άµεσα µε τις ψηφίδες του Συστήµατος Μαθησιακής Τεχνολογίας. Το µοντέλο επιχειρησιακών περιπτώσεων χρήσης µπορεί να παραµείνει ως έχει, καθώς οι γενικευµένες περιπτώσεις χρήσης που ορίζονται σε αυτό είναι καθολικές και περιεκτικές σε βαθµό που να καλύπτουν το συγκεκριµένο ∆ΣΜ.

Συνεπώς η επέκταση στηρίζεται στο µοντέλο επιχειρησιακών αντικειµένων, στην εκλέπτυνση των υπαρχόντων επιχειρησιακών εργατών και οντοτήτων και στον ορισµό νέων που απορρέουν άµεσα από τις ψηφίδες του Συστήµατος Μαθησιακής Τεχνολογίας. Αυτή η πρακτική συνιστάται και από το ίδιο το πρότυπο της LTSA, µε την έννοια ότι όλες οι υλοποιήσεις που συµµορφώνονται µε το πρότυπο, πρέπει να δηλώνουν ποιες από τις ψηφίδες υλοποιούν και µε ποιο τρόπο, ανεξάρτητα από τις επιχειρησιακές διαδικασίες.

Η παρουσίαση του επιχειρησιακού µοντέλου του ∆ΣΜ θα γίνει µε βάση τη δοµή του ∆ΣΜ, δηλαδή την αποσύνθεση του στα 3 υποσυστήµατα: το ανθρώπινο, των µαθησιακών πόρων και της τεχνολογικής υποδοµής.

4.4 1 Το ανθρώπινο υποσύστηµα.

Το ανθρώπινο υποσύστηµα που ορίζεται στο ∆ιαδικτυακό Σύστηµα Μάθησης απεικονίζεται στο Σχήµα 4.8. Ο Σπουδαστής θεωρείται ως επιχειρησιακός εργάτης που αλληλεπιδρά µε το

∆ΣΜ και είναι µια ειδική περίπτωση του Μαθητή της LTSA. Ο Καθηγητής και ο Βοηθός Καθηγητή είναι και οι δύο επιχειρησιακοί εργάτες που επεκτείνουν τη ∆ιαδικασία ∆άσκαλος, επιτελούν κάποιες από τις λειτουργίες της ∆ιαδικασίας Εκτίµηση και χειρίζονται τις επιχειρησιακές οντότητες Τρέχουσα Απόδοση, Μαθησιακές Προτιµήσεις και Πληροφορίες Αξιολόγησης. Τέλος ο ∆ιαχειριστής Συστήµατος είναι επίσης επιχειρησιακός εργάτης και εξειδίκευση της ∆ιαδικασίας ∆άσκαλος, εφόσον εκτελεί συµπληρωµατικές λειτουργίες προς τους δύο παραπάνω εργάτες.

∆ιαχειριστής Συστήµατος

Σπου δαστής

Απόδοση (τρέχουσα) Εκτίµηση

Πληροφορίες Αξιολόγησης

Μαθητής

Βοηθός Καθηγητή Καθηγητής

Φροντι στής

Οντότητα Μαθητή Μαθησιακές Προτιµήσεις

Σχήµα 4.8: Το ανθρώπινο υποσύστηµα σχετιζόµενο µε τις ψηφίδες του επιχειρησιακού µοντέλου της LTSA

4.4 2 Το υποσύστηµα των µαθησιακών πόρων .

Το υποσύστηµα των Μαθησιακών Πόρων που απεικονίζεται στο Σχήµα 4.9, συνίσταται από

∆ιαδικτυακό Εκπαιδευτικό Υλικό και από Συµβατικό (µη διαδικτυακό) εκπαιδευτικό υλικό που είναι και τα δύο επιχειρησιακές οντότητες. Το πρώτο κατ’ επέκταση, διαχωρίζεται σε Περιεχόµενο (περιγραφή του µαθήµατος, ηλεκτρονικό βιβλίο, άρθρα σε on-line περιοδικά, µελέτες περίπτωσης, περιγραφή των οµαδικών εργασιών και ασκήσεων,

-92-

διαφάνειες) και Υλικό Αξιολόγησης (ερωτηµατολόγια αυτο-αξιολόγησης, ασκήσεις, ανοικτού τύπου ερωτήσεις). Τόσο το Περιεχόµενο, όσο και το Συµβατικό Εκπαιδευτικό Υλικό κληρονοµούν την Αποθήκη Μαθησιακοί Πόροι, ενώ το Υλικό Αξιολόγησης είναι τµήµα της Ροής Συµπεριφορά.

Συµβατικό Εκπαιδευτικό Υλικό Μαθησιακοί Πόροι

Περιεχόµενο

∆ιαδικτυακό Εκπαιδευ τικό Υλικ ό

Υλικό Αξιολόγησης Συµπεριφορά

Σχήµα 4.9: Το υποσύστηµα µαθησιακών πόρων σχετιζόµενο µε τις ψηφίδες του επιχειρησιακού µοντέλου της LTSA

4.4.3 Το υποσύστηµα της τεχνολογικής υποδοµής

Το υποσύστηµα της Τεχνολογικής Υποδοµής, που απεικονίζεται στο Σχήµα 4.10, συνίσταται από την Κοινή Υποδοµή, την Εξειδικευµένη Υποδοµή Εκτός του Σ∆Μ και το Σ∆Μ. Οι πρώτες δύο ψηφίδες είναι επιχειρησιακοί εργάτες και θεωρούνται τµήµα της

∆ιαδικασίας Παράδοση. Το Σ∆Μ είναι επίσης επιχειρησιακός εργάτης και το τρίτο κοµµάτι της ∆ιαδικασίας Παράδοση. Είναι επίσης υπεύθυνο για το χειρισµό της πλειοψηφίας των Ροών της LTSA όπως Περιβάλλον ∆ιάδρασης, Μαθησιακό Περιεχόµενο, ∆είκτης (τόσο αυτός που στέλνεται όσο και αυτός που λαµβάνεται), Πολυµέσα, Συµπεριφορά, Πληροφορίες Αξιολόγησης, Απόδοση, Ερώτηµα, Πληροφορίες Καταλόγου, Πληροφορίες Απόδοσης και Προτιµήσεων. Τέλος παίζει το ρόλο της ∆ιαδικασίας Εκτίµηση και ταυτίζεται µε τις Αποθήκες Μαθησιακοί Πόροι και Στοιχεία Μαθητών.

Είναι φανερό ότι το Σ∆Μ είναι το µείζον κοµµάτι του ∆ιαδικτυακού αυτού Συστήµατος Μάθησης και κατά συνέπεια εµπεριέχει ένα µεγάλο µέρος της λειτουργικότητας του.

Κοινή Υποδοµή

Εξειδικευµένη Υποδοµή Εκτός Σ∆Μ Τεχνολογική Υποδοµή

Εκτίµηση

Πληροφορίες Αξιολόγησης Απόδοση (τρέχουσα)

Συµπεριφορά

Στοιχεία Μαθητών

πληροφορίες απόδο σης και προτιµήσεων (ιστορικ ό) πληροφορίες απόδοσης και προτιµήσεων (νέες)

Αναζήτηση

Μαθησιακοί Π όροι

Πληροφορίες Καταλόγου

Προσδιοριστής (λαµβάνεται από την Παράδοση) Προσδιοριστής (στέλνεται

από την Παράδοση)

Μαθησιακό Περιεχόµενο Περιβάλλον ∆ιάδρασης

Παράδοση

Σ∆Μ

Πολυµέσα

Σχήµα 4.10: Το υποσύστηµα τεχνολογικής υποδοµής σχετιζόµενο µε τις ψηφίδες του επιχειρησιακού µοντέλου της LTSA

4.4 4 Οι περιπτώσεις χρήσης για το ∆ΣΜ.

Έχοντας τελειώσει τη συσχέτιση των ψηφίδων του ∆ιαδικτυακού Συστήµατος Μάθησης µε εκείνες της LTSA, µπορούµε τώρα να επανα-σχεδιάσουµε τις πραγµατοποιήσεις των επιχειρησιακών περιπτώσεων χρήσης του ΣΜΤ µε την επιπλέον σύνταξη και σηµασιολογία των ψηφίδων του ∆ΣΜ. Στα Σχήµατα 11, 12, 13, 14, 15 απεικονίζονται οι πέντε περιπτώσεις χρήσης των ΣΜΤ, για την περίπτωση του ∆ιαδικτυακού Συστήµατος Μάθησης υπό συζήτηση. Σε κάθε διάγραµµα αποτυπώνεται η σχέση των ψηφίδων του ∆ΣΜ µε τις συγκεκριµένες ψηφίδες του ΣΜΤ που υλοποιούν κάθε περίπτωση χρήσης.

-94-

Σπουδαστής

Εξειδικευµένη Υποδοµή Εκτός Σ∆Μ

Μαθητής Οντότητα Μαθητή Σ∆Μ

Πολυµέσα Παράδοση Κοινή Υποδοµή

Σχήµα 4.11: Η υλοποίηση της επιχειρησιακής περίπτωσης χρήσης «απαιτούν αισθητήριες εισόδους και/ή φυσική αλληλεπίδραση» στο ∆ΣΜ

Σπουδαστής Εξειδικευµένη Υποδοµή Εκτός Σ∆Μ

Κοινή Υποδο µή

Μαθητής

Οντότητα Μαθητή

Υλικό Αξιολόγησης

Βοηθό ς Καθηγητή Καθηγητής

Παράδοση

Φροντιστής

Εκτίµηση Πολυµέσα

Συµπεριφορά

Πλη ροφορίες Αξιολό γησης Προσδιοριστής (λαµβάνεται από την Παράδοση)

Σ∆Μ

Σχήµα 4.12: Η υλοποίηση της επιχειρησιακής περίπτωσης χρήσης «µαθαίνουν αναξιόπιστα» στο

∆ΣΜ

∆ιαχειριστής Συστή µατος

Φροντιστής

πληροφορίες από δοσης και προτι µήσεων (ιστορι κό)

πληροφορίες απόδοσης και προτιµήσεων (νέες) Στοιχεία Μαθητών

Σ∆Μ Βοηθός Καθη γητή

Εκτίµηση Απόδοση (τρέχουσα) Καθηγητής

Σχήµα 4.13: Η υλοποίηση της επιχειρησιακής περίπτωσης χρήσης «µαθαίνουν νοµαδικά» στο

∆ΣΜ

-96-

∆ιαχειριστής Συστήµατος

Συµ βατικό Εκπαιδευ τικό Υλι κό ∆ιαδικτυακό Εκπαιδε υτικό Υλικό

Καθηγητής

Βοηθός Καθηγητή

Φροντιστής Παράδοση

Εκτίµηση

Αναζήτηση Πληροφορίες Καταλόγου

Περι βάλλο ν ∆ιάδρασης

Μαθησιακό Περιεχόµενο

Προσδιοριστής (στέλνεται από την Παράδοση)

Μαθησιακοί Πόροι

Σ∆Μ Κοινή Υποδο µή Εξειδικευµένη Υποδοµ ή Εκτός ...

Σχήµα 4.14: Η υλοποίηση της επιχειρησιακής περίπτωσης χρήσης «µαθαίνουν διαφορετικά, απρόβλεπτα και µεταβλητά κατά την πάροδο του χρόνου» στο ∆ΣΜ

∆ιαχειριστής Συστήµατος

Σπουδαστής

Φροντιστής

Βοηθός Καθηγητή

Καθηγητής

Μαθησιακές Προτιµήσεις Οντότητα Μαθητή Μαθητής

Σχήµα 4.15: Η υλοποίηση της επιχειρησιακής περίπτωσης χρήσης «έχουν αυτογνωσία και επίγνωση των δικών τους βέλτιστων µαθησιακών στρατηγικών» στο ∆ΣΜ

4.5 Τι έπεται

Στο κεφάλαιο αυτό σχεδιάστηκε ένα επιχειρησιακό µοντέλο του υπό συζήτηση Συστήµατος

∆ιαχείρισης της Μάθησης, κάνοντας χρήση ενός διεθνούς προτύπου αρχιτεκτονικής για Συστήµατα Μαθησιακής Τεχνολογίας και ενός εµπειρικού µοντέλου ∆ιαδικτυακών Συστηµάτων Μάθησης. Ακολουθεί η παρουσίαση των σχεδιαστικών µορφηµάτων που επιδεικνύουν τη σωστή χρήση των Συστηµάτων ∆ιαχείρισης της Μάθησης, όπως αυτή αποτυπώνεται από την εµπειρία του παρελθόντος.

-98-

5 Μορφήµατα για Συστήµατα

∆ιαχείρισης της Μάθησης

“Somewhere in the deeply remote past it seriously traumatized a small random group of atoms drifting through the empty sterility of space and made them cling together in the most extraordinarily unlikely patterns. These patterns quickly learnt to copy themselves (this was part of what was so extraordinary about the patterns) and went on to cause massive trouble on every planet they drifted on to. That was how life began in the Universe.”

Douglas Adams, The Hitchhiker’s Guide to the Galaxy

Στο κεφάλαιο αυτό περιγράφονται είκοσι µορφήµατα σχεδίασης για Συστήµατα ∆ιαχείρισης της Μάθησης. Τα µορφήµατα αυτά λύνουν προβλήµατα που προκύπτουν από τις περιπτώσεις χρήσης των Σ∆Μ και υλοποιούνται σε διάφορα υποσυστήµατα της αρχιτεκτονικής αναφοράς.

5.1 Εισαγωγή

Οι έµπειροι σχεδιαστές γνωρίζουν πώς να λύνουν συγκεκριµένα προβλήµατα, διότι τα έχουν δει να εµφανίζονται επανειληµµένα και έχουν αναπτύξει σχεδιαστικά µορφήµατα, τα οποία πολλές φορές δεν τα αποτυπώνουν στο χαρτί αλλά στο µυαλό τους. Αυτά τα σχεδιαστικά µορφήµατα είναι η ειδοποιός διαφορά ανάµεσα στους έµπειρους σχεδιαστές και στους αρχάριους. Σύµφωνα µε τον Christopher Alexander, τον εµπνευστή και πατέρα των σχεδιαστικών µορφηµάτων [Alexander et al. 1977]: «Κάθε µόρφηµα περιγράφει ένα πρόβληµα που απαντάται ξανά και ξανά στο περιβάλλον µας, και έπειτα περιγράφει τον πυρήνα της λύσης στο πρόβληµα εκείνο, µε τέτοιο τρόπο, ώστε να µπορεί να χρησιµοποιηθεί η λύση αυτή ένα εκατοµµύριο φορές» (each pattern describes a problem which occurs over and over again in our environment, and then describes the core of the solution to that problem, in such a way that you can use this solution a million times over). Τα µορφήµατα σχεδίασης αποτελούν ένα άριστο εργαλείο για την αποτύπωση της σχεδιαστικής εµπειρίας των έµπειρων αρχιτεκτόνων, καθώς προσδιορίζουν, εξηγούν και

αξιολογούν µε συστηµατικό τρόπο σηµαντικές σχεδιαστικές αποφάσεις που επαναλαµβάνονται στα λογισµικά συστήµατα [Buschmann et al. 1996]. Περιγράφουν προβλήµατα που συµβαίνουν επαναληπτικά και αναλύουν τη λύση στα προβλήµατα αυτά, µε τρόπο ώστε να είναι δυνατό να χρησιµοποιηθεί η λύση αυτή σε διαφορετικά πεδία και εφαρµογές.

Τα µορφήµατα δεν εφευρίσκονται εκ του µηδενός, αλλά ανακαλύπτονται µετά από πολυάριθµες υλοποιήσεις της ίδιας λύσης σε ένα δοσµένο πρόβληµα και µάλιστα από διαφορετικούς ανθρώπους. Λίγο ή πολύ πρόκειται για µια διαδικασία ανάστροφης µηχανικής (reverse engineering) των συστηµάτων που ενσωµατώνουν καλή σχεδίαση, δηλαδή πηγαίνουµε ανάστροφα από τα ίδια τα συστήµατα στα σχέδια τους. Η διαδικασία αυτή έχει ως σκοπό να καθορίσει ρητά τη λύση που λύνει κάποιο πρόβληµα, ώστε αυτή να διαδοθεί και στους άλλους σχεδιαστές και τελικά να γίνει κοινός τόπος.

Ο Alexander πρότεινε επίσης την ιδέα µιας γλώσσας µορφηµάτων (pattern language), η οποία είναι µια συλλογή από αλληλοσχετιζόµενα µορφήµατα που αγκαλιάζει ολόκληρη τη διαδικασία σχεδίασης και µπορεί να δώσει συνολικά, λύσεις σε πολλά από τα προβλήµατα που ενδέχεται να αντιµετωπίσουν οι σχεδιαστές. Αυτή η ιδέα είναι επίσης γνωστή ως σύστηµα µορφηµάτων (system of patterns), ένας όρος που προτάθηκε από τους [Buschmann et al.

1996]. Αν και υπάρχουν κάποιες διαφορές ανάµεσα στους όρους αυτούς, συχνά χρησιµοποιούνται εναλλακτικά για να δηλώσουν ένα σύνολο από αλληλοσχετιζόµενα µορφήµατα που συνεργάζονται µέσα στα όρια µιας γνωστικής περιοχής, π.χ. ηλεκτρονικό εµπόριο, υπερµεσικά συστήµατα κ.λπ. [Lyardet et al. 1998].

Τα µορφήµατα στοχεύουν στην επαναχρησιµοποίηση, η οποία είναι η λέξη-κλειδί για την ανάπτυξη οικονοµικών και ποιοτικών λογισµικών συστηµάτων. Η επαναχρησιµοποίηση µε τη µορφή των µορφηµάτων ανάλυσης, σχεδίασης ή αρχιτεκτονικής είναι ακόµα πιο σηµαντική από την επαναχρησιµοποίηση σε επίπεδο κώδικα [Rossi et al. 1997, Ericsson and Penker 2000]. Ένα ακόµα πλεονέκτηµα που έχουν τα µορφήµατα είναι ότι είναι ανεξάρτητα από µεθοδολογίες, µεθόδους, µοντέλα και γλώσσες [Buschmann et al. 1996, Rossi et al. 1997, Garzotto et al. 1999, Nanard et al. 1998]. Κατά συνέπεια τα µορφήµατα είναι µια καθολική, οριζόντια στρατηγική επαναχρησιµοποίησης, που µπορεί να αναδείξει ένα πρόβληµα που εµφανίζεται συχνά καθώς και τη λύση του µε µία ουδέτερη µορφή. Η εφαρµογή των µορφηµάτων είναι εξαιρετικά ευρεία µε αυτή την έννοια.

Η ιστορία των µορφηµάτων και η εξάπλωση τους είναι ευρέως γνωστή και τεκµηριωµένη.

Όλα ξεκίνησαν στο πεδίο της αρχιτεκτονικής των κτιρίων, όταν ο Christopher Alexander επινόησε την ιδέα της τεκµηρίωσης οδηγιών σχεδίασης µε τη µορφή των µορφηµάτων σχεδίασης [Alexander et al. 1977]. Τα µορφήµατα του Alexander βρήκαν πολλούς µιµητές στην Επιστήµη των Υπολογιστών, ειδικά µετά το επονοµαζόµενο βιβλίο της «Συµµορίας

-100-

των τεσσάρων» (gang of four ή GOF) για αντικειµενοστρεφή σχεδίαση [Gamma et al.

1994]. Κάποια από τα πεδία που έχουν υιοθετήσει τα µορφήµατα είναι: αρχιτεκτονική λογισµικού [Buschmann et al. 1996, Schmidt et al. 2000], µηχανική υπερµεσικών συστηµάτων (hypermedia engineering) [Rossi et al. 1996], αντικειµενοστρεφής ανάλυση [Fowler 1997], επιχειρησιακή µοντελοποίηση [Eriksson and Penker 2000], Αλληλεπίδραση Ανθρώπου-Υπολογιστή (Human-Computer Interaction) [Borchers

2001], ηλεκτρονική επιχείρηση (e-business)

(http://www.ibm.com/framework/patterns) και συγκεκριµένες γλώσσες προγραµµατισµού όπως είναι η Java [Cooper 2000, Alur et al. 2001]. Τα τελευταία χρόνια ανακαλύφθηκε και η ιδέα των αντι-µορφηµάτων (anti-patterns) (http://www.antipatterns.com/) [Brown et al.

1998]: τί είναι αυτό που συνήθως πάει στραβά στην ανάπτυξη λογισµικού και πώς µπορούν ονοµασία «PloP» (Pattern Languages of Programs) (http://jerry.cs.uiuc.edu/~plop/), καθώς και στους κλώνους αυτών στα διάφορα µέρη του κόσµου EuroPLoP, KoalaPLoP, SugarLoafPLoP κ.λπ. (http://www.hillside.net/patterns/). Η κοινότητα των υπερµεσικών συστηµάτων και ιδιαίτερα η Οµάδα Ειδικού Ενδιαφέροντος ACM-SIGWEB, έχει

αυτό, οι σχεδιαστές νέων ή υπαρχόντων Σ∆Μ, ειδικά οι άπειροι και αρχάριοι, µπορούν να εκµεταλλευτούν αυτή τη σχεδιαστική εµπειρία και να γλιτώσουν έτσι πολύτιµο χρόνο και ανθρωποπροσπάθεια.

Η δοµή του κεφαλαίου αυτού έχει ως εξής: η Ενότητα 2 αναλύει το περιβάλλον των Σ∆Μ για την εφαρµογή των µορφηµάτων και εξηγεί πώς µε σηµείο αφετηρίας τις περιπτώσεις χρήσης της αρχιτεκτονικής αναφοράς, οδηγούµαστε στα σχεδιαστικά µορφήµατα των Σ∆Μ.

Η ενότητα 3 παρέχει τον κατάλογο των µορφηµάτων, που περιγράφονται σύµφωνα µε ένα συγκεκριµένο υπόδειγµα (template).

5.2 Μορφήµατα για Σ∆Μ

Τα Συστήµατα ∆ιαχείρισης της Μάθησης είναι στην ουσία υπερµεσικά συστήµατα και συνεπώς οι σχεδιαστές τους µπορούν να χρησιµοποιήσουν τα σχεδιαστικά µορφήµατα της περιοχής αυτής, καθώς υπάρχει ένας σηµαντικός όγκος δουλειάς στο πεδίο [Hypermedia Design Patterns 2002]. Οι σχεδιαστές των Σ∆Μ ενθαρρύνονται λοιπόν θερµά να χρησιµοποιήσουν τα µορφήµατα αυτά για τη σχεδίαση και ανάπτυξη της γραφηµατικής διαπροσωπείας χρήστη και της πλοήγησης των Σ∆Μ. Ωστόσο στο κεφάλαιο αυτό προτείνεται µια διαφορετική κατηγορία µορφηµάτων, ειδικών για τα Σ∆Μ, τα οποία απευθύνουν προβλήµατα που εµφανίζονται ειδικά στα συστήµατα αυτά και συνεπώς δεν έχουν λυθεί στα µορφήµατα των υπερµεσικών συστηµάτων. Έτσι οι σχεδιαστές των Σ∆Μ πρέπει να υλοποιήσουν και τα µορφήµατα που προτείνονται στο κεφάλαιο αυτό για την υλοποίηση της λειτουργικότητας ορισµένων υποσυστηµάτων αλλά και τα µορφήµατα των υπερµεσικών συστηµάτων για τη σχεδίαση της γραφικής διαπροσωπείας χρήστη.

Σηµειώνεται ότι τα µορφήµατα που προτείνονται στο κεφάλαιο αυτό σχετίζονται µε µερικά από τα µορφήµατα των υπερµεσικών συστηµάτων, όπως θα φανεί αργότερα. Σχετική ερευνητική εργασία έχει εκπονηθεί στο [Lyardet et al. 1998], όπου οι συγγραφείς προτείνουν τη χρήση σχεδιαστικών µορφηµάτων από το πεδίο των υπερµεσικών συστηµάτων σε εκπαιδευτικές πολυµεσικές εφαρµογές.

Όπως αναλύθηκε και στο Κεφάλαιο 3, οι χρήστες των Σ∆Μ είναι: οι µαθητές, οι καθηγητές και οι βοηθοί τους, οι διαχειριστές, οι συγγραφείς µαθησιακού υλικού και οι διευθυντές των εκπαιδευτικών ιδρυµάτων. Οι χρήστες αυτοί πρέπει να διευκολύνονται από το Σ∆Μ για να επιτελέσουν κάποιες βασικές λειτουργίες, οι οποίες είναι οι απαιτήσεις από το Σ∆Μ, δηλαδή οι περιπτώσεις χρήσης που θα παρουσιαστούν αναλυτικά στο Κεφάλαιο 5. Αυτές οι βασικές λειτουργίες είναι στην ουσία τα προβλήµατα που πρέπει να λυθούν από τους σχεδιαστές των Σ∆Μ. Οι λύσεις στα προβλήµατα αυτά µπορούν να διατυπωθούν ως µορφήµατα. Για παράδειγµα, υπάρχει η απαίτηση από το σύστηµα, οι καθηγητές να µπορούν να βάζουν

-102-

ανακοινώσεις για το µάθηµα, οι οποίες να ενηµερώνουν τους µαθητές για θέµατα που τους

µαθησιακών αντικειµένων

τους µαθητές

Πίνακας 5: Τα Σ∆Μ όπου αναζητήθηκαν τα µορφήµατα

Name Company URL

WebCT WebCT, Inc http://www.webct.com

CoSE Staffordshire

FirstClass Centrinity http://www.firstclass.com

Zebu Centrinity http://www.mc2learning.com

vi. Παραδείγµατα χρήσης – παραδείγµατα εµφάνισης του µορφήµατος σε υπάρχοντα Σ∆Μ. Αυτό είναι ένα σηµαντικό στοιχείο του µορφήµατος καθώς υποστηρίζεται ότι ένα προτεινόµενο µόρφηµα γίνεται αποδεκτό από την αντίστοιχη κοινότητα του γνωστικού πεδίου, εφόσον υπάρχουν δύο ή τρία παραδείγµατα χρήσης του από τρίτους [Buschmann et al 1996].

vii. Σχετιζόµενα µορφήµατα – άλλα µορφήµατα που σχετίζονται µε το µόρφηµα αυτό µε κάποιο τρόπο. Σηµειώνεται ότι τα µορφήµατα που προτείνονται στο κεφάλαιο αυτό δε σχετίζονται µόνο µεταξύ τους αλλά και µε κάποια από τα µορφήµατα των υπερµεσικών συστηµάτων.

Αυτός ο τρόπος περιγραφής των µορφηµάτων είναι ένας αφηρηµένος τρόπος περιγραφής, καθώς δεν υπεισέρχεται σε λεπτοµέρειες υλοποίησης αλλά εκφράζει µια γενικευµένη λύση.

Αντιθέτως ο τρόπος που προτείνει η «Συµµορία των Τεσσάρων» είναι αρκετά πλήρης και παρέχει οδηγίες για την άµεση υλοποίηση των µορφηµάτων σε κώδικα. Ο λόγος που προτιµήθηκε ο πρώτος τρόπος έναντι του δευτέρου, ήταν ότι τα µορφήµατα που ευρίσκονται στα Σ∆Μ δεν περιέχουν πολλές λεπτοµέρειες υλοποίησης, αλλά είναι αρκετά γενικά και αφηρηµένα και µπορούν να υλοποιηθούν µε πολλούς διαφορετικούς τρόπους.

Επιπροσθέτως στη διατριβή αυτή δεν είναι επιθυµητό να καθοριστούν θέµατα υλοποίησης, καθώς οι τεχνολογίες αλλάζουν µε ταχύτητα φωτός και συνεπώς οι τεχνολογίες του σήµερα, σύντοµα καταντούν παρωχηµένες. Η ίδια πρακτική ακολουθείται και στα µορφήµατα των υπερµεσικών συστηµάτων [Rossi et al. 1997, Garrido et al. 1997, Rossi et al. 1999a, Garzotto et al. 1999], αλλά και στα µορφήµατα του πεδίου της Αλληλεπίδρασης Ανθρώπου-Μηχανής [HCI design patterns 2002]. Στην επόµενη ενότητα εφαρµόζεται το υπόδειγµα περιγραφής των µορφηµάτων σε είκοσι µορφήµατα για Σ∆Μ.

5.3 Ο Κατάλογος των µορφηµάτων

5.3.1 Προσωποποίηση (Personalization)

i. Πρόβληµα: πώς µπορούν να οργανωθούν τα διάφορα µαθήµατα στα οποία εµπλέκονται οι χρήστες, ώστε σε κάθε χρήστη να παρουσιάζεται το δικό του προσωπικό σύνολο από µαθήµατα;

ii. Κίνητρο: Οι χρήστες των Σ∆Μ εµπλέκονται σε έναν αριθµό από µαθήµατα, ανάλογα µε το ακαδηµαϊκό πρόγραµµα σπουδών και την θέση που έχουν σε ένα εκπαιδευτικό ίδρυµα. Για παράδειγµα ένας φοιτητής σε ένα πανεπιστήµιο που είναι εγγεγραµµένος σε ένα προπτυχιακό πρόγραµµα σπουδών, συνήθως παρακολουθεί 4-8

µαθήµατα κάθε εξάµηνο. Αντίστοιχα ένα καθηγητής στο πανεπιστήµιο, ενδεχοµένως να διδάσκει 2–4 µαθήµατα. Από την άλλη οι µεταπτυχιακοί φοιτητές, µπορεί να παρακολουθούν κάποια µεταπτυχιακά µαθήµατα και είναι βοηθοί των καθηγητών σε κάποια άλλα προπτυχιακά µαθήµατα. Όλοι αυτοί οι χρήστες πρέπει να έχουν πρόσβαση στα µαθήµατα που παρακολουθούν, διδάσκουν ή παρέχουν επικουρικό διδακτικό έργο, µε ποικίλους τρόπους. Για παράδειγµα όταν επιλέξουν ένα συγκεκριµένο µάθηµα, ανάλογα µε τον ρόλο τους σε αυτό θα έχουν και τα αντίστοιχα δικαιώµατα και προνόµια. Ένας τρόπος να λυθεί αυτό είναι να κατηγοριοποιηθούν οι σελίδες πρόσβασης των διαφορετικών χρηστών, έτσι ώστε π.χ. οι καθηγητές να πηγαίνουν στη σελίδα πρόσβασης των καθηγητών και να επιλέγουν τα µαθήµατα που διδάσκουν από τη λίστα όλων των µαθηµάτων που διδάσκονται. Το πρόβληµα µε µια τέτοια προσέγγιση είναι ότι όλοι οι χρήστε πρέπει να ακολουθήσουν ενδιάµεσα µονοπάτια πλοήγησης, ώστε να φτάσουν στα µαθήµατα ανάλογα µε το ρόλο που έχουν σε αυτά. Επίσης λαµβάνουν πληροφορία που τους είναι άχρηστη και άσχετη, π.χ.

βλέπουν όλες τις σελίδες που διδάσκονται και όχι µόνο αυτές, στις οποίες εµπλέκονται.

Ένα άλλο πρόβληµα είναι ότι αν έχουν διαφορετικούς ρόλους στα διαφορετικά µαθήµατα, πρέπει να ακολουθήσουν διαφορετικές δοµές πρόσβασης σε αυτά.

iii. Λύση: Παροχή µιας υπηρεσίας προσωποποίησης για όλους τους χρήστες, η οποία προσαρµόζει την αρχική σελίδα των χρηστών ανάλογα µε το λογαριασµό τους. Μέσω της υπηρεσίας αυτής, όλοι οι χρήστες πρέπει να εισέρχονται στο σύστηµα µέσω µιας αρχικής σελίδας ταυτοποίησης, και αφού πιστοποιηθεί η ταυτότητα τους, πρέπει να τους παρουσιάζονται όλα τα µαθήµατα, στα οποία εµπλέκονται, ανεξάρτητα µε τους ρόλους τους σε αυτά. Αυτές οι µηχανές προσωποποίησης (personalization engines) συνήθως ονοµάζονται µε το πρόθεµα «my-», παρόµοια µε αυτές που υπάρχουν σε πολλά portals, π.χ. το ‘mySun’ στο portal της Sun [http://mysun.sun.com/].

iv. Κατηγορία Χρηστών: Όλες οι κατηγορίες.

v. Παραδείγµατα χρήσης: Το WebCT και το BlackBoard προσφέρουν τέτοιες µηχανές προσωποποίησης που καλούνται myWebCT και myBlackBoard αντίστοιχα.

vi. Σχετιζόµενα µορφήµατα: Εγγραφή-Πιστοποίηση-Έλεγχος πρόσβασης, Ανακοινώσεις Μαθήµατος, Ηµερολόγιο.

5.3 2 Ανακοινώσεις µαθήµατος (Course announcements) .

i. Πρόβληµα: Σε ένα Σ∆Μ µε πολυάριθµα µαθήµατα και µαθητές, πώς µπορούν οι χρήστες να δουν τις ανακοινώσεις για τα µαθήµατα που τους ενδιαφέρουν;

-108-

ii. Κίνητρο: Σε µεγάλα Σ∆Μ, οι χρήστες εµπλέκονται σε έναν αριθµό µαθηµάτων και είναι εξαιρετικής σηµασίας για αυτούς να δουν τις ανακοινώσεις για τα µαθήµατα που αφορούν π.χ. προθεσµίες παραδοτέων εργασιών, ηµεροµηνίες on-line αξιολόγησης, ηµεροµηνίες διαλέξεων κ.λπ. Οι πληροφορίες αυτές πρέπει να είναι ορατές σε ένα µέρος, όπου οι χρήστες µπορούν να τις δουν, ανεξάρτητα από την εργασία που αυτοί θέλουν να διεκπεραιώσουν, εισερχόµενοι στο Σ∆Μ. Για παράδειγµα, αν υπάρχει µια σηµαντική ανακοίνωση για το µάθηµα των µαθηµατικών και ένας µαθητής εισέρχεται στο Σ∆Μ για να διαβάσει την αλληλογραφία του ή να µπει σε κάποιο άλλο µάθηµα, τότε ο µαθητής πρέπει να µπορεί να δει εκείνη την ανακοίνωση.

iii. Λύση: ∆όµηση της αρχικής σελίδας του Σ∆Μ, ώστε ο χρήστης, µόλις µπει σε αυτή, να µπορεί να δει τις ανακοινώσεις που είναι σχετικές µε τα µαθήµατα στα οποία εµπλέκεται. Ο µηχανισµός των ανακοινώσεων πρέπει επίσης να παρακολουθεί τις ανακοινώσεις και να ενηµερώνει τους χρήστες για το ποιες έχουν διαβάσεις, ποιες είναι καινούριες κ.λπ.

iv. Κατηγορία Χρηστών: Όλες οι κατηγορίες

v. Παραδείγµατα χρήσης: Το WebCT και το BlackBoard έχουν ενσωµατώσει ένα τέτοιο µηχανισµό στη µηχανή προσωποποίησης, ο οποίος ενηµερώνει όλους τους χρήστες για τις ανακοινώσεις που σχετίζονται µε τα µαθήµατα στα οποία εµπλέκονται.

vi. Σχετιζόµενα µορφήµατα: Προσωποποίηση, Ανατιθέµενες Εργασίες, Ηµερολόγιο. Το µόρφηµα αυτό επίσης σχετίζεται µε το µόρφηµα υπερµεσικών συστηµάτων «Νέα» (News) [Rossi et al 1999b], το οποίο περιγράφει τον ίδιο µηχανισµό για την παροχή των τελευταίων νέων που αφορούν µια συγκεκριµένη εταιρία ή προϊόν σε εµπορικούς διαδικτυακού τόπους.

5.3.3 ∆ιάχυτες αναφορές (Pervasive references)

i. Πρόβληµα: Πώς µπορούν να έχουν πρόσβαση οι χρήστες στα διάφορα εργαλεία ενός Σ∆Μ, ακόµα και από µέρη που δε σχετίζονται µε τα εργαλεία αυτά;

ii. Κίνητρο: Οι µαθητές καθώς µελετούν τους µαθησιακούς πόρους πρέπει να µεταβούν διαφανώς από τον ένα πόρο στον άλλο, ακόµα και αν οι πόροι αυτοί δε σχετίζονται άµεσα. Για παράδειγµα, οι µαθητές καθώς µελετούν το ηλεκτρονικό βιβλίο, συχνά πρέπει να ανατρέξουν στο λεξικό ή στο γλωσσάρι ώστε να αναζητήσουν κάποιον όρο. Ένα άλλο παράδειγµα είναι όταν οι µαθητές δουλεύουν σε κάποιο παραδοτέο της εργασίας τους και κολλήσουν σε κάποιο πρόβληµα, οπότε πρέπει να θέσουν ένα ερώτηµα στα βήµατα συζήτησης, ή να βρουν κάποιον να συζητήσουν

σύγχρονα για αυτό. Αν και το πρόβληµα αυτό είναι πιο προφανές µε τους µαθητές, εφαρµόζεται εξίσου και στις άλλες κατηγορίες χρηστών. Για παράδειγµα όταν ο καθηγητής προσθέτει µια ανακοίνωση για µια καινούρια άσκηση, θέλει ταυτόχρονα να κάνει κάποιες λειτουργίες διαχείρισης αρχείων, ώστε να «ανεβάσει» τα απαραίτητα αρχεία στη σωστή θέση.

iii. Λύση: Ορισµός διάχυτων αναφορών, οι οποίες είναι συνεχώς ορατές, σε κάποιο περιβάλλον το οποία σχετίζεται έµµεσα µε αυτές. Αυτό συνήθως υλοποιείται µε κάποια γραµµή εργασίας (toolbar), η οποία τοποθετείται στην κορυφή ή στο αριστερό µέρος της σελίδας και περιέχει όλα τα εργαλεία που µπορεί να θέλουν να έχουν πρόσβαση οι χρήστες κατά τη διάρκεια µιας άλλης εργασίας. Είναι επίσης κοινή πρακτική η δυνατότητα να µπορεί ο χρήστης να προσαρµόζει αυτή τη γραµµή εργασίας ανάλογα µε τις προτιµήσεις του.

iv. Κατηγορία Χρηστών: Όλες οι κατηγορίες χρηστών.

v. Παραδείγµατα χρήσης: Όλα τα Σ∆Μ που εξετάστηκαν έχουν ενσωµατώσει τη δυνατότητα προσθήκης διάχυτων αναφορών.

vii. Σχετιζόµενα µορφήµατα: όλα τα υπόλοιπα µορφήµατα σχετίζονται µε τις

∆ιάχυτες Αναφορές, καθώς όλα τα εργαλεία που περιγράφονται από τα µορφήµατα µπορούν να αποτελέσουν το στόχο των διάχυτων αναφορών. Αυτό το µόρφηµα επίσης σχετίζεται µε το µόρφηµα υπερµεσικών συστηµάτων «Ορόσηµο» (Landmark) [Rossi et al 1999b], το οποίο περιγράφει τον ίδιο µηχανισµό παροχής εύκολής πρόσβασης σε διαφορετικά, έµµεσα συσχετιζόµενα υποσυστήµατα υπερµεσικών συστηµάτων.

5.3 4 Εργαλειοσύνολο µελέτης (Study toolkit) .

i. Πρόβληµα: Πώς µπορούν οι µαθητές να µελετήσουν τους µαθησιακούς πόρους, µε παρόµοιο τρόπο όπως και τους συµβατικούς µαθησιακούς πόρους, αντί να διαβάζουν απλές σελίδες HTML;

ii. Κίνητρο: Είναι γεγονός ότι οι µαθητές δυσκολεύονται να µελετήσουν on-line υλικό καθώς είναι συνηθισµένοι σε συγκεκριµένες µεθόδους µελέτης συµβατικού έντυπου υλικού και δε µπορούν να συνηθίσουν την παθητική µελέτη από την οθόνη.

Όταν διαβάζουν έντυπο υλικό οι µαθητές, συνηθίζουν να υπογραµµίζουν λέξεις ή φράσεις, να βάζουν σελιδοδείκτες, να γράφουν σηµειώσεις στο πλάι κ.λπ. Οι λειτουργίες αυτές προφανώς δε µπορούν να εκτελεστούν σε απλές ιστοσελίδες, αλλά χρειάζεται να ενσωµατωθούν ως εξωτερικές υπηρεσίες σε ένα Σ∆Μ.

-110-

iii. Λύση: Παροχή ενός εργαλειοσυνόλου µελέτης για τους µαθητές, το οποίο να διευκολύνει τη µελέτη των µαθησιακών πόρων σύµφωνα µε τις προτιµήσεις και τις συνήθειες των µαθητών. Το εργαλειοσύνολο αυτό πρέπει να παρέχει τη δυνατότητα δηµιουργίας σηµειώσεων στο κείµενο, τοποθέτησης σελιδοδεικτών, υπογράµµιση,

«κατέβασµα» του υλικού για off-line µελέτη κ.λπ.

iv. Κατηγορία Χρηστών: Μαθητές.

v. Παραδείγµατα χρήσης: Τα WebCT, VirtualU, Blackboard, CoSE, Intralearn, TopClass, LearnLinc, FirstClass και LearningSpace παρέχουν τη δυνατότητα τοποθέτησης σελιδοδεικτών, ενώ τα CoSE, Intralearn, FirstClass και LearningSpace παρέχουν εργαλεία προσθήκης σηµειώσεων. Το WebCT και το BlackBoard παρέχουν εργαλεία για την µετατροπή ενός µέρους του µαθησιακού υλικού σε µορφή που µπορεί να «κατέβει» τοπικά ή να εκτυπωθεί.

vi. Σχετιζόµενα µορφήµατα: Ηλεκτρονικό βιβλίο, Γλωσσάρι.

5.3.5 Αναζήτηση (Searching).

i. Πρόβληµα: Πώς µπορούν οι χρήστες να αναζητήσουν κάτι µέσα στο σύνολο των µαθησιακών πόρων µε αποτελεσµατικό τρόπο, χωρίς να σπαταλήσουν πολύ χρόνο σε άσχετες σελίδες;

ii. Κίνητρο: Σε πολλές περιπτώσεις οι µαθησιακοί πόροι είναι ιδιαίτερα πολυπληθείς και πολυποίκιλοι, µε αποτέλεσµα οι µαθητές να ξοδεύουν υπερβολικό χρόνο και προσπάθεια στην αναζήτηση θεµάτων που τους ενδιαφέρουν. Η τυχαία πλοήγηση ανάµεσα στους µαθησιακούς πόρους δεν είναι η πιο ενδεδειγµένη και αποτελεσµατική τακτική για να βρεθεί κάποιο συγκεκριµένο θέµα σε ένα Σ∆Μ.

Επίσης σε µια τέτοια αναζήτηση, οι µαθητές συχνά υπερ-φορτώνονται µε πληροφορίες άσχετες µε το αντικείµενο που επιδιώκουν να µελετήσουν µε αποτέλεσµα να µην µαθαίνουν σωστά αυτό που πρέπει να µάθουν. Το πρόβληµα αυτό είναι γνωστό και ως γνωστική υπερφόρτωση (cognitive overload).

iii. Λύση: Παροχή δυνατότητας αναζήτησης παρόµοιας µε εκείνη που δίνουν οι µηχανές αναζήτησης στους λοιπούς δικτυακούς τόπους. Η διαφορά είναι ότι οι µηχανές αναζήτησης των Σ∆Μ πρέπει να αφορούν µαθησιακούς πόρους και να περιορίζουν την αναζήτησε σε αυτούς. Αυτό µπορεί να επιτευχθεί µε την προσθήκη πληροφοριών που περιγράφουν τους µαθησιακούς πόρους µε τη µορφή µεταδεδοµένων µαθησιακών πόρων (learning object metadata), τα οποία περιγράφουν τα χαρακτηριστικά των µαθησιακών αντικειµένων, ώστε να διευκολύνουν αναζήτηση αξιολόγηση, απόκτηση και χρήση των µαθησιακών πόρων [IEEE LTSC 2001b].

iv. Κατηγορία Χρηστών: µαθητές, καθηγητές και συγγραφείς µαθησιακού υλικού.

v. Παραδείγµατα χρήσης: Μηχανές αναζήτησης για µαθησιακούς πόρους παρέχονται από τα WebCT, COSE, Intralearn και TopClass. Κανένα από αυτά δεν έχει υλοποιήσει κάποιο πρότυπο για µεταδεδοµένα µαθησιακών αντικειµένων, αλλά αρκετά Σ∆Μ έχουν ανακοινώσει ότι σκοπεύουν να κάνουν κάτι τέτοιο. Ωστόσο τα COSE, TopClass, LearnLinc, Saba και LearningSpace υποστηρίζουν κάποια αυθαίρετα σύνολα µεταδεδοµένων για τη διευκόλυνση της αναζήτησης των µαθησιακών πόρων.

vi. Σχετιζόµενα µορφήµατα: Η αναζήτηση εφαρµόζεται σε όλους τους µαθησιακούς πόρους, εποµένως το µόρφηµα αυτό σχετίζεται το Ηλεκτρονικό βιβλίο, το Γλωσσάρι, και τις Ανακοινώσεις Μαθήµατος. Τα µορφήµατα «Επιλέξιµος Χώρος Αναζήτησης (Selectable Search Space), «Επιλέξιµες Λέξεις Κλειδιά» (Selectable Keywords), «∆οµηµένη Απάντηση» (Structured Answer), «Επιλέξιµη Μηχανή Αναζήτησης» (Selectable Search Engine) και «Απλή ∆ιαπροσωπεία Αναζήτησης»

(Simple Search Interface) [Lyardet et al. 1999] σχετίζονται µε το µόρφηµα αυτό καθώς παρέχουν οδηγίες για την αποτελεσµατική ανάπτυξη µηχανών αναζήτησης για διαδικτυακά Συστήµατα Πληροφοριών.

5.3 6 ∆ηµιουργία και προσαρµογή µαθηµάτων (Course creation and customization)

.

i. Πρόβληµα: Πώς µπορεί ένα Σ∆Μ να αυτοµατοποιήσει κάποιες από τις εργασίες που πρέπει να επιτελέσουν οι καθηγητές που δηµιουργούν τα µαθήµατά τους on-line;

ii. Κίνητρο: Τα Σ∆Μ πρέπει να διευκολύνουν τη δουλειά των καθηγητών, παρέχοντας τους εύχρηστα εργαλεία για τη δηµιουργία και προσαρµογή των µαθηµάτων που διδάσκουν. Έτσι, οι καθηγητές δε θα χρειάζεται να είναι ιδιαίτερα έµπειροι χρήστες των Σ∆Μ, ούτε θα χρειάζεται να σπαταλήσουν πολύ χρόνο και προσπάθεια στην τέλεση τέτοιων λειτουργιών. Επιπροσθέτως τα µαθήµατα δε θα δηµιουργούνται εκ του µηδενός, αλλά αντιθέτως οι καθηγητές θα επαναχρησιµοποιούν σχεδιαστικά υποδείγµατα (design templates) και θα επιτελούν εύκολα γενικές δραστηριότητες, ενώ το Σ∆Μ θα φροντίζει για τις υπόλοιπες λεπτοµέρειες. Για παράδειγµα αν ένας καθηγητής έχει ήδη ένα µάθηµα «Τεχνολογία Λογισµικού Ι» και θέλει στο επόµενο εξάµηνο να φτιάξει ένα δεύτερο µε τίτλο

«Τεχνολογία Λογισµικού ΙΙ» που έχει χονδρικά την ίδια δοµή και µορφή µε το πρώτο, δε θα πρέπει να το δηµιουργήσει εκ του µηδενός. Αντίθετα πρέπει να µπορεί να δηµιουργήσει καινούρια µαθήµατα χρησιµοποιώντας παλαιότερα ως

-112-

υποδείγµατα. Επίσης οι καθηγητές δε θα πρέπει να χρειάζεται να επιτελούν χαµηλού επιπέδου λειτουργίες για την προσαρµογή των µαθηµάτων αλλά το Σ∆Μ θα πρέπει να τους παρέχει τα κατάλληλα εργαλεία. Για παράδειγµα αν ο καθηγητής θέλει να αλλάξει το φόντο της αρχικής σελίδας ενός µαθήµατος, δε θα πρέπει να αλλάξει την αντίστοιχη HTML σελίδα, αλλά να το κάνει µέσω κάποιου εργαλείου του Σ∆Μ.

Τέλος τα µαθήµατα πρέπει να αρχικοποιούνται στην αρχή κάθε εξαµήνου µε αυτόµατο τρόπο, αρχικοποιώντας τους λογαριασµούς των µαθητών, διαγράφοντας τις παλιές ανακοινώσεις, ρυθµίζοντας ξανά το ηµερολόγιο, καθαρίζοντας τα παλιά αρχεία κ.λπ.

iii. Λύση: Παροχή των απαραίτητων εργαλείων στους καθηγητές για τη δηµιουργία και προσαρµογή των µαθηµάτων. Η δηµιουργία των µαθηµάτων θα πρέπει να βασίζεται σε σχεδιαστικά υποδείγµατα (design templates) µε προκαθορισµένες διαπροσωπείες, δοµή περιεχοµένου, και λειτουργίες. Επίσης µπορεί να βασίζεται σε ήδη υπάρχοντα µαθήµατα. Οι καθηγητές πρέπει επίσης να διευκολύνονται µε εργαλεία για την αρχικοποίηση των µαθηµάτων στην αρχή του εξαµήνου και για την εύκολη διαχείριση της διαπροσωπείας, της δοµής και των λειτουργιών των µαθηµάτων. Οι διάφορες αυτές εργασίες που κάνουν οι καθηγητές πρέπει να αυτοµατοποιούνται κατά το µεγαλύτερο δυνατό βαθµό.

iv. Κατηγορία Χρηστών: ∆ιαχειριστές και Καθηγητές.

v. Παραδείγµατα χρήσης: Τα WebCT, VirtualU, Blackboard, Intralearn, TopClass, LearnLinc, FirstClass, Convene και LearningSpace παρέχουν σχεδιαστικά υποδείγµατα για τη δηµιουργία των µαθηµάτων και την προσαρµογή των διαφόρων χαρακτηριστικών.

vi. Σχετιζόµενα µορφήµατα: Προσωποποίηση, Αρχικοποίηση Μαθήµατος.

5.3.7 Παρακολούθηση των µαθητών (Student tracking)

i. Πρόβληµα: Πώς µπορούν οι καθηγητές να παρακολουθούν την πρόοδο των µαθητών καθώς αυτοί αλληλεπιδρούν µε τις διάφορες λειτουργίες των Σ∆Μ;

Πώς µπορούν οι µαθητές να πληροφορηθούν για το ποιες δραστηριότητες έχουν ήδη εκτελέσει σε ένα µάθηµα;

ii. Κίνητρο: Στις συµβατικές αίθουσες διδασκαλίας, οι καθηγητές ελέγχουν την πρόοδο των µαθητών, παρακολουθούν τις διάφορες δραστηριότητές τους, τους αξιολογούν και τους συµβουλεύουν ώστε να µάθουν µε όσο το δυνατό αποτελεσµατικότερο τρόπο. Στον εικονικό κόσµο των Σ∆Μ, οι καθηγητές δεν έχουν φυσική αλληλεπίδραση µε τους µαθητές και εποµένως δεν µπορούν να

παρατηρήσουν τη συµπεριφορά τους και να επιβλέψουν τη µάθηση τους. Για παράδειγµα οι καθηγητές δεν είναι δυνατό να γνωρίζουν αν οι µαθητές έχουν µελετήσει τους µαθησιακούς πόρους, αν έχουν κάνει τις ασκήσεις, αν έχουν συνεργαστεί µε τους συναδέλφους τους στις εργασίες, ή αν έχουν διαβάσει τις ανακοινώσεις για ένα µάθηµα. Από την άλλη πλευρά, σε µεγάλα µαθήµατα που έχουν πληθώρα µαθησιακών πόρων, οι µαθητές δε γνωρίζουν ποια κοµµάτια τους µαθήµατος έχουν ήδη δει, τι αποµένει να µελετήσουν κ.λπ.

iii. Λύση: ∆ιατήρηση αρχείων από τις δραστηριότητες των µαθητών, που να αφορούν τα διάφορα µέρη του µαθήµατος που έχουν επισκεφτεί, και πόσο χρόνο διέµειναν σε αυτά, ποια εργαλεία χρησιµοποίησαν, καθώς και αντίγραφα των συνοµιλιών που λαµβάνουν χώρα στα εργαλεία σύγχρονης και ασύγχρονης συζήτησης. Στους καθηγητές πρέπει να παρέχεται ένα εργαλείο για την επισκόπηση των αρχείων αυτών και την αξιολόγηση των διαφορών δραστηριοτήτων που εκτελούν οι µαθητές µε την παρουσίαση στατιστικών στοιχείων. Από την πλευρά των µαθητών, τα Σ∆Μ πρέπει να τους παρέχουν το προσωπικό τους ιστορικό επίσκεψης των διαφόρων πόρων, ώστε να γνωρίζουν τί έχουν ήδη δει και τί αποµένει να δουν.

iv. Κατηγορία Χρηστών: Καθηγητές και Μαθητές.

v. Παραδείγµατα χρήσης: Τα WebCT, Blackboard, Intralearn, Saba, FirstClass, Convene και LearningSpace παρέχουν εργαλεία για την παρακολούθηση της προόδου των µαθητών. Από την άλλη πλευρά τα WebCT, VirtualU, Blackboard, Intralearn, Saba, FirstClass και LearningSpace παρέχουν εργαλεία για την πληροφόρηση των µαθητών για την προσωπική τους ιστορία.

vi. Σχετιζόµενα µορφήµατα: Ηλεκτρονικό βιβλίο, Γλωσσάρι, ∆ιαγωνίσµατα Αξιολόγησης, Ανατιθέµενες Εργασίες, Οµάδες Μαθητών.

5.3 8 Αρχικοποίηση µαθήµατος (Course initialization) .

i. Πρόβληµα: Πώς µπορούν οι διαχειριστές των Σ∆Μ να αρχικοποιούν κατάλληλα τα µαθήµατα, ώστε να είναι έτοιµα προς χρήση από τους καθηγητές;

ii. Κίνητρο: Τα Σ∆Μ υποστηρίζουν συνήθως ένα µεγάλο αριθµό από µαθήµατα.

Υπάρχει η ανάγκη για την κεντρική διαχείριση των µαθηµάτων που δηµιουργούνται, για τη σωστή αρχικοποίηση των τεχνικών ρυθµίσεων που αφορούν την ασφάλεια, την απόδοση, τη φυσική παράταξη των αρχείων του µαθήµατος, την ανάθεση ρόλων στους χρήστες κ.λπ.

-114-

iii. Λύση: Παροχή ενός εργαλείου για τη δηµιουργία ενός νέου µαθήµατος στους διαχειριστές του Σ∆Μ. Μετά την ολοκλήρωση της διαδικασίας δηµιουργίας του µαθήµατος, οι καθηγητές που είναι υπεύθυνοι για το µάθηµα αυτό µπορούν να κάνουν τις υπόλοιπες ρυθµίσεις σύµφωνα µε τις προτιµήσεις τους.

iv. Κατηγορία Χρηστών: ∆ιαχειριστές.

v. Παραδείγµατα χρήσης: Τα FLE, BlackBoard και WebCT παρέχουν εργαλεία στους διαχειριστές για τη δηµιουργία νέων µαθηµάτων.

vi. Σχετιζόµενα µορφήµατα: ∆ηµιουργία και Προσαρµογή Μαθηµάτων, Αντίγραφα Ασφαλείας των Μαθηµάτων.

5.3.9 Αντίγραφα ασφαλείας των µαθηµάτων (Course backup)

i. Πρόβληµα: Πώς µπορούν να προστατευτούν τα Σ∆Μ από την απώλεια δεδοµένων ύστερα από µια ενδεχόµενη βλάβη;

ii. Κίνητρο: Τα Σ∆Μ είναι συστήµατα ζωτικής σηµασίας στο περιβάλλον των εκπαιδευτικών οργανισµών όπου και εντάσσονται. Περιέχουν πολύτιµες πληροφορίες, όπως δεδοµένα µαθητών, βαθµολογίες, υλικό µαθηµάτων και πληροφόρησης. Ενδεχόµενες βλάβες του συστήµατος είναι δυνατό να προκαλέσουν απώλεια πληροφορίας, και κατ’ επέκταση πολλά προβλήµατα στη µαθησιακή διαδικασία.

iii. Λύση: Παροχή εργαλείων για την τήρηση αντιγράφων ασφαλείας για τα µαθήµατα και την αποκατάσταση των βλαβών µέσω αυτών των αντιγράφων ασφαλείας.

iv. Κατηγορία Χρηστών: ∆ιαχειριστές

v. Παραδείγµατα χρήσης: Το Virtual-U παρέχει τόσο command-line όσο και διαδικτυακά εργαλεία για την τήρηση αντιγράφων ασφαλείας των µαθηµάτων. Τα WebCT, Intralearn και Convene παρέχουν διαδικτυακά εργαλεία για τον ίδιο σκοπό, ενώ επιπρόσθετα το WebCT προτείνει τη χρήση ανεξάρτητων εργαλείων για τη δηµιουργία αντιγράφων σε επίπεδο ολόκληρου του συστήµατος.

vi. Σχετιζόµενα µορφήµατα: Αρχικοποίηση Μαθήµατος.

5.3 10 Ηλεκτρονικό βιβλίο (e-book) .

.

i. Πρόβληµα: Πώς µπορούν οι καθηγητές να δηµιουργήσουν και να δοµήσουν ένα ηλεκτρονικό υπερµεσικό βιβλίο µε εύκολο, αυτοµατοποιηµένο τρόπο;

ii. Κίνητρο: Ανεξάρτητα από τη µαθησιακή θεωρία που εφαρµόζεται από τους καθηγητές στα διάφορα µαθήµατα των Σ∆Μ, η παράδοση µαθησιακού υλικού µε τη µορφή υπερµεσικών σελίδων, είναι κοινός τόπος στη συντριπτική πλειοψηφία των µαθηµάτων. Το µαθησιακό υλικό πρέπει να είναι δοµηµένο, να έχει συνεπή µορφή και διάταξη, και να παρέχει µία οµοιόµορφη και διαισθητική διαπροσωπεία χρήστη, επιτρέποντας στους µαθητές να πλοηγούνται εύκολα στα υπερµέσα.

iii. Λύση: Παροχή ενός συστήµατος για τη δόµηση, δηµιουργία και παράδοση του µαθησιακού περιεχοµένου µε τη µορφή ενός ηλεκτρονικού βιβλίου. Το σύστηµα αυτό θα παρέχει στους καθηγητές τα απαραίτητα εργαλεία για τη δόµηση του µαθησιακού υλικού σε λογικά σύνολα ιστοσελίδων (κεφάλαια) µε ιεραρχικό τρόπο.

Αυτές οι σελίδες θα µπορούν είτε να ενσωµατωθούν έτοιµες στο ηλεκτρονικό βιβλίο είτε να δηµιουργηθούν εκ του µηδενός. Επίσης στους µαθητές πρέπει να παρέχονται µηχανισµοί πλοήγησης ώστε να πλοηγούνται εύκολα στη δοµή του ηλεκτρονικού βιβλίου.

iv. Κατηγορία Χρηστών: Καθηγητές.

v. Παραδείγµατα χρήσης: Τα WebCT, Blackboard, VirtualU, COSE, Intralearn, TopClass, LearnLinc, FirstClass, και LearningSpace παρέχουν στους καθηγητές εργαλεία για τη δηµιουργία και διαχείριση ενός ηλεκτρονικού βιβλίου.

vi. Σχετιζόµενα µορφήµατα: Γλωσσάρι, Σύνταξη Ιστοσελίδων, Εργαλειοσύνολο µελέτης, Αναζήτηση.

5.3 11 Γλωσσάρι (Glossary)

i. Πρόβληµα: Πώς µπορεί το Σ∆Μ να βοηθήσει τους µαθητές να βρίσκουν τους ορισµούς ή τις επεξηγήσεις των όρων που εµφανίζονται στο µαθησιακό υλικό;

ii. Κίνητρο: Κατά τη διάρκεια της µελέτης ενός συγκεκριµένου θέµατος, διάφοροι όροι πρέπει να οριστούν ή να εξηγηθούν. Οι όροι αυτοί συνήθως εµφανίζονται για πρώτη φορά, ή είναι µείζονος σηµασίας για την κατανόηση ενός συγκεκριµένου θέµατος και την επίτευξη των µαθησιακών στόχων.

iii. Λύση: Παροχή ενός µηχανισµού ανάθεσης ορισµών και επεξηγήσεων σε όρους που εµφανίζονται στο µαθησιακό υλικό. Το σύνολο αυτών των όρων, µαζί µε τους

-116-

ορισµούς τους συνιστούν ένα γλωσσάρι, που σχετίζεται µε ένα συγκεκριµένο µάθηµα Αυτός ο µηχανισµός µπορεί να υποστηρίζει:

a. Ένα αλφαβητικό ευρετήριο που περιέχει όλους τους όρους του γλωσσάριου.

b. Αυτόµατη παραγωγή υπερσυνδέσµων από τη θέση όπου εµφανίζονται οι όροι στο µαθησιακό υλικό, προς τον ορισµό τους στο γλωσσάρι, µέσω ενός pop-up παράθυρου.

iv. Κατηγορία Χρηστών: Καθηγητής

v. Παραδείγµατα χρήσης: Τα WebCT, Blackboard, VirtualU και IntraLearn παρέχουν εργαλεία για τη δηµιουργία και διαχείριση γλωσσάριου στα µαθήµατα.

vi. Σχετιζόµενα µορφήµατα: Ηλεκτρονικό βιβλίο, Αναζήτηση.

5.3.12 Σύνταξη ιστοσελίδων (Web page editing)

i. Πρόβληµα: Πώς µπορεί το υπερµεσικό µαθησιακό υλικό να δηµιουργηθεί και να τροποποιηθεί µέσα από το περιβάλλον του Σ∆Μ;

ii. Κίνητρο: Αν και συνήθως το µαθησιακό υλικό που ενσωµατώνεται σε ένα Σ∆Μ, δηµιουργείται µε τη βοήθεια εξειδικευµένων εργαλείων ανάπτυξης, υπάρχει η ανάγκη προσθήκης µεµονωµένων σελίδων ή τροποποίησης των υπαρχόντων. Εξάλλου οι καθηγητές ή οι συγγραφείς µαθησιακού υλικού µπορεί να µην είναι εξοικειωµένοι µε τα προηγµένα εργαλεία και απλά να θέλουν να δηµιουργήσουν απλές ιστοσελίδες µέσω µιας εύκολης διαπροσωπείας.

iii. Λύση: Παροχή ενός εργαλείου για τη δηµιουργία και την τροποποίηση ιστοσελίδων.

Το εργαλείο αυτό πρέπει επίσης να περιλαµβάνει σχεδιαστικά υποδείγµατα (design templates) ή µάγους (wizards) για τη δηµιουργία νέων ιστοσελίδων.

iv. Κατηγορία Χρηστών: Καθηγητές και συγγραφείς µαθησιακού υλικού.

v. Παραδείγµατα χρήσης: Τα WebCT, COSE και FirstClass επιτρέπουν τη σύνταξη ιστοσελίδων µέσω απλών συντακτών HTML. Το Zebu παρέχει έναν αυτοµατοποιηµένο τρόπο για τη δηµιουργία υπερµεσικού µαθησιακού υλικού, βασισµένο σε υποδείγµατα (templates) χωρίς την ανάγκη της συγγραφής κώδικα HTML. Το COSE και το FirstClass προσφέρουν µάγους (wizards) για την αυτοµατοποίηση της διαδικασίας της συγγραφής περιεχοµένου.

vi. Σχετιζόµενα µορφήµατα: ηλεκτρονικό βιβλίο.

5.3 13 Εγγραφή, πιστοποίηση και έλεγχος πρόσβασης (registration, authentication and access control)

.

.

i. Πρόβληµα: Πώς µπορεί το Σ∆Μ να παρέχει διαφορετικά δικαιώµατα πρόσβασης και προνόµια στις διάφορες κατηγορίες χρηστών του;

ii. Κίνητρο: Τα Σ∆Μ είναι µεγάλης κλίµακας συστήµατα που υποστηρίζουν πολλές κατηγορίες χρηστών και είναι προσβάσιµα µέσω του Παγκόσµιου Ιστού. Τα Σ∆Μ λειτουργούν στα πλαίσια κανόνων ασφάλειας, ιδιωτικότητας, πολιτικής των εκπαιδευτικών ιδρυµάτων και κατά συνέπεια η πρόσβαση στα διάφορα µέρη τους πρέπει να είναι ελεγχόµενη και επιτρεπτή µόνο στους εξουσιοδοτηµένους χρήστες.

Επιπρόσθετα, οι ρόλοι των χρηστών ποικίλουν από επισκέπτες (guests), που έχουν περιορισµένα δικαιώµατα πρόσβασης, έως και διαχειριστές, που έχουν πλήρη δικαιώµατα πάνω στο σύστηµα. Εποµένως τα συστήµατα αυτά πρέπει να αναθέτουν συγκεκριµένα δικαιώµατα πρόσβασης στους διάφορους πόρους τους, ανάλογα µε το ρόλο του κάθε χρήστη.

iii. Λύση: Παροχή ενός τυποποιηµένου µηχανισµού εγγραφής των χρηστών του συστήµατος. Οι χρήστε θα µπορούν είτε να εγγράφονται µόνοι τους µέσω µιας διαδικτυακής διαπροσωπείας, είτε θα υποβάλλουν µια αίτηση εγγραφής στο διαχειριστή τους συστήµατος. Κάθε χρήστης έχει ένα συγκεκριµένο ρόλο στο σύστηµα: Μαθητές, Καθηγητές, Συγγραφείς Μαθησιακού Υλικού, ∆ιευθυντές Εκπαιδευτικών Ιδρυµάτων και ∆ιαχειριστές. Ανάλογα µε το ρόλο αυτόν, τα Σ∆Μ παρέχουν στους χρήστες τα κατάλληλα εργαλεία µέσω των κατάλληλων διαπροσωπειών. Οι ρόλοι αυτοί ενδεχοµένως να διαφέρουν για τους ίδιους ανθρώπους για διαφορετικά µαθήµατα. Τα στοιχεία των χρηστών πρέπει να διατηρούνται σε µια βάση δεδοµένων.

iv. Κατηγορία Χρηστών: Όλες οι κατηγορίες χρηστών.

v. Παραδείγµατα χρήσης: Όλα τα Σ∆Μ προσφέρουν ένα µηχανισµό εγγραφής, πιστοποίησης και ελέγχου πρόσβασης των χρηστών.

vi. Σχετιζόµενα µορφήµατα: Οµάδες Μαθητών, Προσωποποίηση.

5.3 14 ∆ιαγωνίσµατα αξιολόγησης (Assessment tests)

i. Πρόβληµα: Πώς µπορούν να δηµιουργηθούν και να παραδοθούν στους µαθητές διαγωνίσµατα αξιολόγησης;

-118-

ii. Κίνητρο: Η αξιολόγηση των µαθητών µέσω on-line διαγωνισµάτων αξιολόγησης είναι µια αρκετά διαδεδοµένη λειτουργία για την πλειοψηφία των Σ∆Μ. Η δηµιουργία και η διαχείριση των διαγωνισµάτων αυτών είναι µια σύνθετη, πολύπλοκη διαδικασία, λόγω της αλληλεπιδραστικής φύσης των διαδικτυακών διαγωνισµάτων.

iii. Λύση: Παροχή ενός µηχανισµού για τη δηµιουργία on-line διαγωνισµάτων µε ερωτήσεις κλειστού τύπου µε προκαθορισµένες απαντήσεις, οι οποίες µπορούν να διορθωθούν αυτόµατα από το Σ∆Μ, αλλά και ανοικτού τύπου ερωτήσεις, οι οποίες µπορούν να διορθωθούν µόνο από τον ίδιο τον καθηγητή. Ο µηχανισµός αυτός θα πρέπει επίσης να παρέχει τη δυνατότητα βαθµολόγησης των µαθητών για κάθε ερώτηση. Επίσης ο µηχανισµός είναι καλό να συνδέεται µε το σύστηµα ανακοινώσεων του Σ∆Μ, ώστε οι καθηγητές να ανακοινώνουν τις ηµεροµηνίες των on-line διαγωνισµάτων. Ο µηχανισµός κατ’ επέκταση θα επιτρέπει την παράδοση των διαγωνισµάτων τις προκαθορισµένες ηµεροµηνίες, την αυτόµατη διόρθωση των ερωτήσεων κλειστού τύπου, και την τήρηση της βαθµολογίας στα αρχεία των µαθητών. Σε περίπτωση ασκήσεων αυτο-αξιολόγησης, ο µηχανισµός θα πρέπει να παρέχει τη δυνατότητα ανάθεσης συγκεκριµένων ασκήσεων σε τµήµατα του µαθησιακού υλικού, ώστε οι µαθητές να επαληθεύουν ότι κατέκτησαν το µαθησιακό στόχο.

iv. Κατηγορία Χρηστών: Καθηγητές, Μαθητές.

v. Παραδείγµατα χρήσης: Όλα τα Σ∆Μ που ελέγχθηκαν, έχουν κάποιο µηχανισµό διαχείρισης διαγωνισµάτων αξιολόγησης.

vi. Σχετιζόµενα µορφήµατα: Ανατιθέµενες Εργασίες, Παρακολούθηση Μαθητών.

5.3.15 Οµάδες µαθητών (Student groups)

i. Πρόβληµα: Πώς πρέπει να οργανώνονται οι οµάδες των µαθητών στα πλαίσια οµαδικών εργασιών;

ii. Κίνητρο: Μία από τις πλέον πολύπλοκες εργασίες των Σ∆Μ είναι η διαχείριση των οµάδων των µαθητών. Οι µαθητές πρέπει να οργανώνονται σε οµάδες εργασίας, η πρόοδος τους πρέπει να παρακολουθείται κατά τη διάρκεια εκτέλεσης του έργου που διεκπεραιώνουν και τρόποι επικοινωνίας µεταξύ αυτών και του καθηγητή πρέπει να δηµιουργηθούν. Επίσης, πρέπει να υπάρχει κάποιος µηχανισµός για τη διαχείριση των αρχείων του έργου, που έχει ανατεθεί στις οµάδες µαθητών, αλλά και ένας ακόµα µηχανισµός για τη βαθµολόγηση των έργων.

iii. Λύση: Παροχή ενός εργαλείου για τη δηµιουργία και διαχείριση οµάδων µαθητών.

Οι οµάδες µπορούν να δηµιουργούνται είτε αυτόµατα από το σύστηµα, είτε χειρωνακτικά από τους καθηγητές. Το εργαλείο πρέπει επίσης να παρέχει την ικανότητα ανάθεσης έργων στις οµάδες, αλλά και δυνατότητες διαχείρισης των αρχείων του έργου. Η επικοινωνία µεταξύ των µελών της οµάδας, πρέπει να εγκαθιδρύεται µέσω ασύγχρονης (e-mail, βήµατα συζήτησης) ή σύγχρονης (chat, τηλε-συνδιάσκεψη) επικοινωνίας. Το σύστηµα θα επιτρέπει στους επιβλέποντες του κάθε έργου, να συµµετέχουν στην επικοινωνία των µελών της οµάδας, να παρακολουθεί την πρόοδο τους µε επιθεώρηση των παραδοτέων του έργου και να βαθµολογεί κάθε µέλος της οµάδας στο τέλος του έργου.

iv. Κατηγορία Χρηστών: Μαθητές, Καθηγητές.

v. Παραδείγµατα χρήσης: Τα Blackboard, CoSE, FirstClass, Convene, LearningSpace και WebCT παρέχουν εργαλεία για τη δηµιουργία και διαχείριση οµάδων εργασίας των µαθητών στα πλαίσια οµαδικών εργασιών. Το Gentle WBT παρέχει ένα εργαλείο για τη διαχείριση οµάδων εργασίας για όλες τις κατηγορίες των χρηστών.

vi. Σχετιζόµενα µορφήµατα: Ανατιθέµενες Εργασίες, Ασύγχρονη Συνεργατική Μάθηση, Σύγχρονη Συνεργατική Μάθηση, Παρακολούθηση Μαθητών.

5.3 16 Ανατιθέµενες εργασίες (Assignments) .

i. Πρόβληµα: Πώς µπορεί το Σ∆Μ να διευκολύνει τη διαχείριση των εργασιών που ανατίθενται στους µαθητές;

ii. Κίνητρο: Η ανάθεση ασκήσεων και εργασιών στους µαθητές είναι µια κοινή πρακτική στα περισσότερα on-line µαθήµατα. Στο περιβάλλον των Σ∆Μ η ανάθεση ασκήσεων και εργασιών αφορά τα θέµατα του ορισµού της εργασίας, της ενηµέρωσης των µαθητών, της υποβολής και της βαθµολόγησης κ.λπ.

iii. Λύση: Παροχή ενός εργαλείου για τη διαχείριση των ανατιθέµενων εργασιών. Ο καθηγητής µπορεί να ορίσει µια ανατιθέµενη εργασία, προσδιορίζοντας τις ακόλουθες παραµέτρους: τον τίτλο της εργασίας, µια περιγραφή της, υπερ-συνδέσµους σε µαθησιακούς πόρους, ηµεροµηνία ανάθεσης και προθεσµία υποβολής. Οι µαθητές θα πρέπει να ενηµερώνονται για την εργασία είτε µέσω του µηχανισµού ανακοινώσεων είτε µέσω e-mail. Η υποβολή των εργασιών από τους µαθητές πρέπει επίσης να διευκολύνεται από το εργαλείο αυτό.

iv. Κατηγορία Χρηστών: Καθηγητές και Μαθητές.

-120-

v. Παραδείγµατα χρήσης: Τα Virtual-U, WebCT, COSE, Intralearn, Saba, Blackboard, FirstClass, Convene και LearningSpace παρέχουν εργαλεία για τη διαχείριση των ανατιθέµενων εργασιών.

vi. Σχετιζόµενα µορφήµατα: Ασύγχρονη Συνεργατική Μάθηση, Σύγχρονη Συνεργατική Μάθηση, Ανακοινώσεις Μαθήµατος, Παρακολούθηση Μαθητών, Οµάδες Μαθητών.

5.3.17 Ασύγχρονη συνεργατική µάθηση (Asynchronous collaborative learning)

i. Πρόβληµα: Πώς µπορεί το Σ∆Μ να διευκολύνει τους µαθητές και τους καθηγητές να συνεργαστούν και να αλληλεπιδράσουν ασύγχρονα; Πώς µπορούν οι µαθητές να εµπλακούν σε διαδικασίες κριτικής σκέψης και επίλυσης προβληµάτων για συγκεκριµένα θέµατα σε κάποια γνωστική περιοχή; Πώς µπορούν οι καθηγητές να παρακολουθήσουν και να αξιολογήσουν αυτές τις αλληλεπιδράσεις;

ii. Κίνητρο: Όταν οι µαθητές δουλεύουν µαζί, µαθαίνουν ο ένας από τον άλλον και επεκτείνουν αυτή την αλληλεπίδραση και µάθηση εκτός της αίθουσας. Οι κύριοι στόχοι της ασύγχρονης συνεργατικής µάθησης είναι:

• Η παροχή ενός άνετου περιβάλλοντος που ενθαρρύνει τη συµµετοχή όλων των µελών της οµάδας

• Η διευκόλυνση της συνεργασίας µεταξύ των µαθητών χωρίς χρονικούς και χωρικούς περιορισµού.

• Η τήρηση αρχείων σχετικά µε τις αλληλεπιδράσεις µεταξύ των µαθητών µεταξύ τους αλλά και µε τους καθηγητές.

iii. Λύση: Παροχή ενός µηχανισµού ασύγχρονης συνεργατικής µάθησης, µέσω διαφόρων εναλλακτικών µεθόδων επικοινωνίας. Οι πιο κοινοί τύποι της ασύγχρονης συνεργατικής µάθησης είναι η κειµενική επικοινωνία µε e-mail, λίστες αλληλογραφίας (mailing lists), βήµατα συζήτησης κ.λπ.

iv. Κατηγορία Χρηστών: Μαθητές και καθηγητές.

v. Παραδείγµατα χρήσης: Όλα τα Σ∆Μ παρέχουν εργαλεία για ηλεκτρονική αλληλογραφία, όσο και για βήµατα συζήτησης. Τα περισσότερα από αυτά παρέχουν επίσης εργαλεία για τη δηµιουργία και διαχείριση λιστών αλληλογραφίας.

vi. Σχετιζόµενα µορφήµατα: Προσωποποίηση, Σύγχρονη Συνεργατική Μάθηση, Οµάδες Μαθητών, Ανατιθέµενες Εργασίες, Ανακοινώσεις Μαθήµατος, Ηµερολόγιο.

5.3 18 Σύγχρονη συνεργατική µάθηση (Synchronous collaborative learning) . i. Πρόβληµα: Πώς µπορεί το Σ∆Μ να διευκολύνει µαθητές και καθηγητές να

αλληλεπιδράσουν και να συνεργαστούν σύγχρονα;

ii. Κίνητρο: Η σύγχρονη συνεργατική µάθηση είναι µια µέθοδος που επιτρέπει την προσοµοίωση της αλληλεπίδρασης πρόσωπο-µε-πρόσωπο στα on-line µαθήµατα. Τα κύρια πλεονεκτήµατα της σύγχρονης πολυµεσικής επικοινωνίας είναι:

• «Είναι το αµέσως καλύτερο πράγµα από τη φυσική παρουσία στην αίθουσα διδασκαλίας»

• Ως οπτικό µέσο, επιτρέπει στους µαθητές και στους καθηγητές να σχετίζονται µεταξύ τους.

• Βοηθάει στη δηµιουργία µιας µαθησιακής κοινότητας (learning community)

iii. Λύση: Παροχή εργαλείων σύγχρονης επικοινωνίας είτε κειµενικών είτε πολυµεσικών.

Παραδείγµατα εργαλείων σύγχρονης επικοινωνίας είναι τα ακόλουθα:

• Κειµενική σύγχρονη συζήτηση (chat)

• Στιγµιαία µηνύµατα (instant messaging)

• Συνδιάσκεψη ήχου και βίντεο (audio & video conferencing)

• Εικονικός ασπροπίνακας (virtual whiteboard)

• ∆ιαµοιραζόµενες εφαρµογές (shared applications) iv. Κατηγορία Χρηστών: Μαθητές και Καθηγητές

v. Παραδείγµατα χρήσης: Όλα τα Σ∆Μ παρέχουν ένα ή περισσότερα εργαλεία σύγχρονης επικοινωνίας.

vi. Σχετιζόµενα µορφήµατα: Ασύγχρονη Συνεργατική Μάθηση, Οµάδες Μαθητών, Ανατιθέµενες Εργασίες.

-122-

5.3.19 Υποστήριξη χρηστών (User support)

i. Πρόβληµα: Πώς µπορεί το Σ∆Μ να παρέχει πληροφορίες στους χρήστες, που να αφορούν τις δυνατότητες που τους παρέχει, λύσεις σε προβλήµατα που πιθανώς να αντιµετωπίσουν κ.λπ.

ii. Κίνητρο: Σε τόσο πολύπλοκα συστήµατα όπως τα Σ∆Μ η παροχή βοήθειας κατά τη χρήση τους είναι απαραίτητη. Οι χρήστε χρειάζονται υποστήριξη σε πολλές περιπτώσεις, όταν προσπαθούν να επιτελέσουν τις διάφορες λειτουργίες του συστήµατος. Η υποστήριξη των χρηστών πρέπει να διέπεται από τις εξής αρχές:

• Πρόσβαση σε κάθε στιγµή από κάθε σηµείο

• Ακρίβεια και πληρότητα

• Σωστή κάλυψη του συνόλου του συστήµατος

• Συνοχή σε περιεχόµενο, ορολογία και παρουσίαση

Λύση: Παροχή ενός συστήµατος υποστήριξης όλων των χρηστών για τις διάφορες πλευρές του συστήµατος. Μπορεί να πάρει τις ακόλουθες µορφές: α)οδηγίες γρήγορης αναφοράς (quick reference guidelines), β)βοήθεια ανά λειτουργία (task-specific help), γ) εγχειρίδιο πλήρους τεκµηρίωσης (documentation manual), δ) φροντιστήριο (tutorial) και ε) συχνών ερωτήσεων (frequently asked questions). Επίσης σε κάποια Σ∆Μ το σύστηµα υποστήριξης χρηστών είναι προσαρµοστικό (adaptive), µε την έννοια ότι προσαρµόζει την παρεχόµενη βοήθεια ανάλογα µε το µοντέλο του χρήστη.

iii. Κατηγορία Χρηστών: Όλες οι κατηγορίες

iv. Παραδείγµατα χρήσης: Τα WebCT, VirtualU, Blackboard, Intralearn, TopClass, Learnlinc και LearningSpace παρέχουν on-line βοήθεια στους χρήστες τους. Επίσης µερικά προσφέρουν και εικονικές «γραµµές βοήθειας», όπως για παράδειγµα το WebCT που έχει ιδρύσει ένα σύστηµα ερωτήσεων και απαντήσεων ανοικτό στην κοινότητα των χρηστών του.

vii. Σχετιζόµενα µορφήµατα: όλα τα υπόλοιπα µορφήµατα σχετίζονται µε την Υποστήριξη Χρηστών, εφόσον όλα τα εργαλεία που περιγράφονται από τα µορφήµατα πρέπει να υποστηρίζονται από κάποιας µορφής βοήθεια.

5.3.20 Ηµερολόγιο (Calendar)

i. Πρόβληµα: Πώς µπορεί το Σ∆Μ να παρέχει πληροφορίες στους χρήστες του για το ηµερολογιακό πρόγραµµα διάφορων θεµάτων και γεγονότων που τους ενδιαφέρουν;

ii. Κίνητρο: Οι χρήστες χρειάζονται κάποιους µηχανισµούς, που να τους παρέχουν πρόσβαση είτε σε ιδιωτικό είτε σε δηµόσιο επίπεδο σε πληροφορίες που αφορούν τις ηµεροµηνίες των εκπαιδευτικών γεγονότων, συναντήσεων κ.λπ. Τέτοιοι µηχανισµοί χρησιµοποιούνται για:

• Σχεδιασµό µελλοντικών γεγονότων (π.χ. διαγώνισµα προόδου)

• Έλεγχο ηµεροµηνιών για την αποφυγή ορισµού δύο γεγονότων την ίδια ηµέρα και ώρα

• Αναζήτηση τύπων γεγονότων

iii. Λύση: Παροχή ενός συστήµατος ηµερολογίου, το οποίο επιτρέπει στους χρήστες να ανακοινώνουν γεγονότα σε αυτό και να το προσαρµόζουν ανάλογα µε τις προτιµήσεις τους. Οι λειτουργίες που παρέχουν τέτοια συστήµατα είναι:

• Προβολή ηµερολογίου ανά ηµέρα, εβδοµάδα ή µήνα

• Πλοήγηση στις διάφορες ηµεροµηνίες του ηµερολογίου

• Προσθήκη/Τροποποίηση/∆ιαγραφή γεγονότων

• Κατηγορίες γεγονότων οριζόµενες από τους χρήστες

• Αναζήτηση γεγονότων

• Ειδοποίηση των χρηστών για γεγονότα που τους ενδιαφέρουν

• Αποστολή προσκλήσεων στους χρήστες για συµµετοχή σε γεγονότα iv. Κατηγορία Χρηστών: Καθηγητές, Μαθητές.

v. Παραδείγµατα χρήσης: Τα Blackboard, WebCT, VirtualU, Intralearn, Convene και LearningSpace προσφέρουν ένα σύστηµα ηµερολογίου που επιτρέπει τη σύνδεση των γεγονότων του ηµερολογίου στις προσωπικές υπηρεσίες των χρηστών.

vi. Σχετιζόµενα µορφήµατα: Προσωποποίηση, Ασύγχρονη Συνεργατική Μάθηση, Ανακοινώσεις Μαθήµατος.

-124-

5.4 Τι έπεται

Στο κεφάλαιο αυτό παρουσιάστηκαν είκοσι µορφήµατα σχεδίασης για Συστήµατα

∆ιαχείρισης της Μάθησης. Τα µορφήµατα αυτά λύνουν προβλήµατα που προκύπτουν από τις περιπτώσεις χρήσης των Σ∆Μ και υλοποιούνται σε διάφορα υποσυστήµατα της αρχιτεκτονικής αναφοράς. Στο επόµενο κεφάλαιο ακολουθεί η πλήρης παρουσίαση της αρχιτεκτονικής αναφοράς για Σ∆Μ.

6 Μια αρχιτεκτονική αναφοράς για ανοικτά Σ∆Μ

“Architecture is frozen music”.

Madame de Staël, in Ralph Waldo Emerson, Letters and Social Aims

Στο κεφάλαιο αυτό αποτυπώνεται η αρχιτεκτονική αναφοράς ενός Σ∆Μ, η οποία στηρίζεται σε προηγµένες µεθόδους και πρακτικές της Τεχνολογίας Λογισµικού. Η περιγραφή της αρχιτεκτονικής ακολουθεί το πρότυπο 1471-2000 της IEEE.

6.1 Αρχιτεκτονική σχεδίαση

Η προτεινόµενη αρχιτεκτονική αναφοράς των Σ∆Μ χαρακτηρίζεται από πέντε κύρια σηµεία, τα οποία αναλύονται στις επόµενες υποενότητες.

6.1.1 Χρήση ενός επιχειρησιακού µοντέλου

Η αρχιτεκτονική σχεδίαση λαµβάνει ως σηµείο αφετηρίας το επιχειρησιακό µοντέλο για Συστήµατα Μαθησιακής Τεχνολογίας και ∆ιαδικτυακά Συστήµατα Μάθησης, όπως περιγράφηκε στο προηγούµενο κεφάλαιο. Συγκεκριµένα, ξεκινώντας από τις επιχειρησιακές διαδικασίες και την αυτοµατοποίηση τους, που αναλαµβάνει το Σ∆Μ υπό κατασκευή, κατασκευάζουµε το µοντέλο περιπτώσεων χρήσης, εξάγοντας περιπτώσεις χρήσης και χειριστές από τα αντίστοιχα στοιχεία του επιχειρησιακού µοντέλου. Αυτό έχει ως αποτέλεσµα την αποτύπωση όλων των λειτουργικών προδιαγραφών του Σ∆Μ µε τη µορφή περιπτώσεων χρήσης, καθώς και του εξωτερικού περιβάλλοντος που αλληλεπιδρά µε το Σ∆Μ, µε τη µορφή χειριστών. Η µετάβαση από το επιχειρησιακό µοντέλο στο µοντέλο περιπτώσεων χρήσης αποτυπώνεται στην επόµενη ενότητα.

6.1.2 Συµµόρφωση µε το πρότυπο IEEE 1471-2000

Η περιγραφή της αρχιτεκτονικής συµµορφώνεται πλήρως µε το πρότυπο 1471-2000 της IEEE για «Αρχιτεκτονική Περιγραφή των Συστηµάτων µε Μείζονα Λογισµικά Υποσυστήµατα» [IEEE 2000]. Το πρότυπο αυτό στηρίζεται στις εξής βασικές αρχές:

1. Το υπό ανάπτυξη σύστηµα έχει κάποιους ενδιαφερόµενους (stakeholders) που έχουν λόγο στην ανάπτυξη του, και αυτοί έχουν κάποια ενδιαφέροντα (concerns). Το πρώτο βήµα λοιπόν για τη σχεδίαση µιας αρχιτεκτονικής, είναι ο προσδιορισµός αυτών των ενδιαφεροµένων και όλων των ενδιαφερόντων που έχουν αυτοί σχετικά µε το σύστηµα.

2. Η περιγραφή της αρχιτεκτονικής οργανώνεται σε όψεις (views). Κάθε όψη απευθύνεται σε µια ή περισσότερες από τις έννοιες που έχουν οι ενδιαφερόµενοι.

3. Μια σκοπιά (viewpoint) επιβάλλει τις συµβάσεις, µε τις οποίες µια όψη δηµιουργείται, απεικονίζεται και αναλύεται. Με την έννοια αυτή κάθε όψη συµµορφώνεται µε µία σκοπιά. Η απεικόνιση ανάµεσα στις σκοπιές και στις όψεις είναι µία-προς-µία.

Κατά την περιγραφή τόσο της αρχιτεκτονικής αναφοράς όσο και των συγκεκριµένων λογισµικών αρχιτεκτονικών που απορρέουν από αυτή, βασικός άξονας είναι ο καθορισµός των ενδιαφερόµενων και των ενδιαφερόντων που έχουν, καθώς και οι σκοπιές και οι όψεις που αφορούν τα ενδιαφέροντα αυτά.

6.1.3 Εφαρµογή της Rational Unified Process

H σχεδίαση της αρχιτεκτονικής αναφοράς έχει βασιστεί κατά ένα µεγάλο µέρος στην ευρέως αποδεκτή µεθοδολογία της Λογισµικής Μηχανικής Rational Unified Process (RUP) [Jacobson et al. 1999, Kruchten 1998, RUP 2000]. Όπως έχει προαναφερθεί µια αρχιτεκτονική αναφοράς είναι στην ουσία µια λογισµική αρχιτεκτονική σε σχετικά υψηλό επίπεδο αφαίρεσης, και δεν περιέχει λεπτοµέρειες υλοποίησης. Σύµφωνα µε τον ορισµό της λογισµικής αρχιτεκτονικής και τις βασικές έννοιες που περιγράφηκαν στο Κεφάλαιο 2, και σε συνδυασµό µε τις επιταγές της Rational Unified Process [Jacobson et al. 1999, Kruchten 1998, RUP 2000], η περιγραφή µιας λογισµικής αρχιτεκτονικής πρέπει να περιέχει τα ακόλουθα:

Τις όψεις (δηλαδή τα πλέον σηµαντικά από αρχιτεκτονικής απόψεως στοιχεία µοντελοποίησης) των µοντέλων που προκύπτουν από την εφαρµογή της µεθοδολογίας Rational Unified Process. Οι όψεις που απαιτεί η Rational Unified Process να ενσωµατωθούν υποχρεωτικά στο αρχιτεκτονικό σχέδιο είναι η όψη περιπτώσεων χρήσης και η λογική όψη, ενώ οι υπόλοιπες όψεις αφήνονται στην κρίση του αρχιτέκτονα.

-128-

Μια σύντοµη περιγραφή των αποφάσεων υλοποίησης και πλατφόρµας, τα εµπορικά συστήµατα που πρόκειται να χρησιµοποιηθούν, καθώς και µια ρητή απαρίθµηση των αρχιτεκτονικών µορφηµάτων που περιλαµβάνονται στην αρχιτεκτονική σχεδίαση.

Τα επιθυµητά ποιοτικά χαρακτηριστικά που πρέπει να υποστηρίζονται από την αρχιτεκτονική.

Για να διατηρήσουµε την περιγραφή της αρχιτεκτονικής αναφοράς σε γενικό επίπεδο δεν εισερχόµαστε σε λεπτοµέρειες που αφορούν συγκεκριµένες υλοποιήσεις. Συνεπώς ορισµένα από τα παραπάνω στοιχεία παραλείπονται και συγκεκριµένα:

Παραλείπονται οι όψεις που αφορούν την υλοποίηση του συστήµατος και συγκεκριµένα η όψη υλοποίησης και η δεδοµενική όψη.

Παραλείπονται οι αποφάσεις υλοποίησης και πλατφόρµας, καθώς και τα εµπορικά συστήµατα που πρόκειται να χρησιµοποιηθούν.

6.1.4 Χρήση της Unified Modeling Language

Η περιγραφή της αρχιτεκτονικής κάνει χρήση της γλώσσας Unified Modeling Language [OMG 2001b, Booch et al. 1999, Rumbaugh et al. 1999], που είναι βιοµηχανικό πρότυπο στη βιοµηχανία λογισµικού. Η γλώσσα UML χρησιµοποιείται για τη σχεδίαση όλων των µοντέλων που προβλέπονται στις διάφορες όψεις, εκτός από τη δεδοµενική όψη, που κάνει χρήση των παραδοσιακών διαγραµµάτων Οντοτήτων Συσχετίσεων (Entity Relationship).

6.2 Από το επιχειρησιακό µοντέλο στο µοντέλο περιπτώσεων χρήσης

Η προσέγγιση για επιχειρησιακή µοντελοποίηση που προτείνεται στη Rational Unified Process, περιλαµβάνει έναν περιεκτικό και ευθύ τρόπο για την παραγωγή των απαιτήσεων για τα λογισµικά συστήµατα που υποστηρίζουν το επιχειρησιακό σύστηµα, δηλαδή αυτοµατοποιούν ορισµένες από τις επιχειρησιακές διαδικασίες. Συγκεκριµένα προτείνεται µια αντιστοίχηση µεταξύ των στοιχείων του επιχειρησιακού µοντέλου, δηλαδή των επιχειρησιακών χειριστών, εργατών και περιπτώσεων χρήσης και του µοντέλου περιπτώσεων χρήσης δηλαδή των χειριστών και περιπτώσεων χρήσης του λογισµικού συστήµατος. Η µέθοδος που προτείνεται είναι η ακόλουθη:

Σε κάθε επιχειρησιακό εργάτη, είναι δυνατό να αντιστοιχεί ένα χειριστής του λογισµικού συστήµατος. Αυτό συµβαίνει στην περίπτωση που ο επιχειρησιακός

εργάτης, προκειµένου να δουλέψει για την υλοποίηση µιας επιχειρησιακής

περιπτώσεις χρήσεις για το Σ∆Μ που είναι γενικές και µπορούν να σχετίζονται µε όλους

Πίνακας 8: Αντιστοίχηση µεταξύ των επιχειρησιακών περιπτώσεων χρήσης και των περιπτώσεων

χρόνου

µαθαίνουν διαφορετικά,

χρόνου

αλληλεπίδραση

6.3 Προσδιορισµός ενδιαφεροµένων και ενδιαφερόντων

Οι ενδιαφερόµενοι (stakeholders) του συστήµατος είναι είτε µεµονωµένα άτοµα, είτε οµάδες είτε οργανισµοί που έχουν κάποια ενδιαφέροντα ή συµφέροντα για το σύστηµα υπό ανάπτυξη. Κάθε σύστηµα έχει διάφορους τέτοιους ενδιαφερόµενους οι οποίοι επηρεάζουν βαθύτατα τη σχεδίαση και ανάπτυξή του [Bass et al. 1998]. Οι ενδιαφερόµενοι που έχουν ληφθεί υπόψη σε αυτήν την περιγραφή της αρχιτεκτονικής αναφοράς είναι:

1. Χρήστες του Συστήµατος, όπου περιλαµβάνονται οι µαθητές, οι καθηγητές οι συγγραφείς µαθησιακού υλικού, οι διευθυντές των εκπαιδευτικών ιδρυµάτων και οι διαχειριστές του συστήµατος.

2. Οι αγοραστές του συστήµατος, όπου περιλαµβάνονται ιδρύµατα ανώτερης εκπαίδευσης, εκπαιδευτικοί οργανισµοί πρωτοβάθµιας και δευτεροβάθµιας εκπαίδευσης, και εταιρίες και οργανισµοί που υλοποιούν προγράµµατα κατάρτισης.

3. Η αναπτυξιακή οµάδα του συστήµατος.

4. Η οµάδα συντήρησης του συστήµατος.

Κάθε ενδιαφερόµενος έχει κάποια ενδιαφέροντα γύρω από το σύστηµα, δηλαδή θέµατα που αφορούν την ανάπτυξη, λειτουργία, ή οποιαδήποτε άλλη πλευρά του συστήµατος που έχει ιδιαίτερη σηµασία για το συγκεκριµένο ενδιαφερόµενο. Τα πιο σηµαντικά από τα ενδιαφέροντα αυτά είναι:

Ποιος είναι ο σκοπός και οι στόχοι του συστήµατος;

Πόσο κατάλληλο είναι το σύστηµα για την εκπλήρωση των παραπάνω στόχων;

Ποια είναι η εφικτότητα κατασκευής του συστήµατος;

Ποιοι είναι οι κίνδυνοι της ανάπτυξης και λειτουργίας του συστήµατος αναφορικά µε τους χρήστες, αγοραστές και κατασκευαστές του συστήµατος;

Ποια είναι τα ποιοτικά χαρακτηριστικά που πρέπει να υποστηρίζει το σύστηµα;

Ποιοι είναι οι εξωτερικοί παράγοντες που αλληλεπιδρούν µε το σύστηµα;

Ποιες λειτουργίες προσφέρει το σύστηµα σε αυτούς τους εξωτερικούς παράγοντες;

Ποιες είναι οι διάφορες ψηφίδες του συστήµατος και πώς οργανώνονται αυτές;

Ποιες είναι οι διαπροσωπείες των διαφόρων ψηφίδων και πώς αυτές συνδέονται µεταξύ τους;

Ποιοι είναι οι µηχανισµοί δυναµικής συµπεριφοράς των διαφόρων ψηφίδων;

Ποια πρωτόκολλα χρησιµοποιούνται για την επικοινωνία µεταξύ των ψηφίδων;

Ποια είναι η τοπολογία του συστήµατος όσον αφορά τους φυσικούς κόµβους;

Ποιες είναι οι ψηφίδες σε επίπεδο υλοποίησης και πώς αυτές οργανώνονται;

Πώς κατανέµονται οι υλοποιηµένες ψηφίδες στους φυσικούς κόµβους;

Ποια δεδοµένα επεξεργάζεται το σύστηµα, σε τι µορφή βρίσκονται αυτά (σύστηµα αρχείων, Βάση ∆εδοµένων, XML) και πώς αποθηκεύονται αυτά;

6.4 Οι αρχιτεκτονικές σκοπιές

Μια σκοπιά (viewpoint) καθορίζει τις συµβάσεις βάσει των οποίων µια όψη δηµιουργείται, απεικονίζεται σε διαγράµµατα και αναλύεται. Με την έννοια αυτή µια όψη συµµορφώνεται µε µια σκοπιά. Οι σκοπιές συγκεκριµένα καθορίζουν τη γλώσσα που θα χρησιµοποιηθεί για την περιγραφή της όψης και οποιαδήποτε άλλη µέθοδο µοντελοποίησης ή τεχνική ανάλυσης εφαρµόζεται για την αναπαράσταση των αντίστοιχων όψεων. Οι σκοπιές που επιλέχθηκαν και προσδιορίστηκαν για τους σκοπούς της διατριβής αυτής βασίζονται στον προσδιορισµό των ενδιαφεροµένων και των ενδιαφερόντων που έχουν αυτοί, όπως περιγράφηκε παραπάνω.

6.4 1 Η σκοπιά των Περιπτώσεων Χρήσης .

1. Ενδιαφερόµενοι: χρήστες, αγοραστές, κατασκευαστές.

2. Ενδιαφέροντα:

Ποιος είναι ο σκοπός και οι στόχοι του συστήµατος;

Πόσο κατάλληλο είναι το σύστηµα για την εκπλήρωση των παραπάνω στόχων;

Ποια είναι η εφικτότητα κατασκευής του συστήµατος;

Ποια είναι τα ρίσκα της ανάπτυξης και λειτουργίας του συστήµατος αναφορικά µε τους χρήστες, αγοραστές και κατασκευαστές του συστήµατος;

Ποια είναι τα ποιοτικά χαρακτηριστικά που πρέπει να υποστηρίζει το σύστηµα;

Ποιοι είναι οι εξωτερικοί παράγοντες που αλληλεπιδρούν µε το σύστηµα;

Ποιες λειτουργίες προσφέρει το σύστηµα σε αυτούς τους εξωτερικούς παράγοντες;

3. Τεχνικές µοντελοποίησης και ανάλυσης: οι όψεις που θα σχεδιαστούν θα χρησιµοποιούν τη Unified Modeling Language [OMG 2001b], ως γλώσσα µοντελοποίησης και ιδιαίτερα τα διαγράµµατα περιπτώσεων χρήσης. Θα

-138-

χρησιµοποιούν επίσης τις τεχνικές που προδιαγράφει η Rational Unified Process [RUP 2000]. Συγκεκριµένα θα παρουσιάσουν ένα υποσύνολο του Μοντέλου Περιπτώσεων Χρήσης (Use Case model), εστιάζοντας στις αρχιτεκτονικά σηµαντικές περιπτώσεις χρήσης του συστήµατος. Θα περιγράφουν ένα σύνολο από σενάρια και/ή περιπτώσεις χρήσης που αντιπροσωπεύουν κάποια κεντρική λειτουργικότητα όπως αυτή γίνεται αντιληπτή από εξωτερικούς χειριστές. Τέλος θα περιγράφουν ένα σύνολο από σενάρια και/ή περιπτώσεις χρήσης που έχουν εκτεταµένη αρχιτεκτονική κάλυψη (δηλαδή χρησιµοποιούν πολλά αρχιτεκτονικά στοιχεία) ή αναδεικνύουν ένα συγκεκριµένο «ευαίσθητο» σηµείο της αρχιτεκτονικής.

4. Πηγή σκοπιάς: Η Rational Unified Process, v. 2001.03.00.23, Rational Software Corporation, µέρος της Rational Solutions for Windows suite, 2000.

5. Αιτιολογία: Η σκοπιά αυτή επιλέχθηκε διότι δείχνει πώς το σύστηµα αλληλεπιδρά µε το εξωτερικό περιβάλλον στο οποίο ενυπάρχει.

6.4.2 Η Λογική σκοπιά

1. Ενδιαφερόµενοι: κατασκευαστές, οµάδα συντήρησης.

2. Ενδιαφέροντα:

Ποια είναι οι διάφορες ψηφίδες του συστήµατος και πώς οργανώνονται αυτές;

Ποιες είναι οι διαπροσωπείες των διαφόρων ψηφίδων και πώς αυτές συνδέονται µεταξύ τους;

Ποιοι είναι οι µηχανισµοί δυναµικής συµπεριφοράς των διαφόρων ψηφίδων;

3. Τεχνικές µοντελοποίησης και ανάλυσης: οι όψεις που θα σχεδιαστούν θα χρησιµοποιούν τη Unified Modeling Language [OMG 2001b], ως γλώσσα µοντελοποίησης και ιδιαίτερα τα διαγράµµατα κλάσεων, αντικειµένων, συνεργασίας, ακολουθίας, κατάστασης, και δραστηριότητας. Θα χρησιµοποιούν επίσης τις τεχνικές που προδιαγράφει η Rational Unified Process [RUP 2000]. Συγκεκριµένα θα παρουσιάσουν ένα υποσύνολο του Μοντέλου Σχεδίασης (Design Model), το οποίο θα περιέχει τα αρχιτεκτονικά σηµαντικά στοιχεία σχεδίασης. Θα περιγράφουν τις πλέον σηµαντικές κλάσεις, την οργάνωση τους σε πακέτα και υποσυστήµατα και την οργάνωση των πακέτων αυτών σε στρώµατα. Θα περιγράφουν επίσης τις πιο σηµαντικές υλοποιήσεις περιπτώσεων χρήσης (use-case realizations), π.χ. τις δυναµικές πλευρές της αρχιτεκτονικής.

4. Πηγή σκοπιάς: Η Rational Unified Process, v. 2001.03.00.23, Rational Software Corporation, µέρος της Rational Solutions for Windows suite, 2000.

5. Αιτιολογία: Η σκοπιά αυτή επιλέχθηκε διότι δείχνει την αποσύνθεση και τη συµπεριφορά του συστήµατος σε ένα λογικό επίπεδο αφαίρεσης.

6.4 3 Η Παραταξιακή σκοπιά .

.

1. Ενδιαφερόµενοι: κατασκευαστές, οµάδα συντήρησης.

2. Ενδιαφέροντα:

Ποια είναι η τοπολογία του συστήµατος όσον αφορά τους φυσικούς κόµβους;

Ποια πρωτόκολλα χρησιµοποιούνται για την επικοινωνία µεταξύ των ψηφίδων;

Πώς κατανέµονται οι υλοποιηµένες ψηφίδες στους φυσικούς κόµβους;

3. Τεχνικές µοντελοποίησης και ανάλυσης: οι όψεις που θα σχεδιαστούν θα χρησιµοποιούν τη Unified Modeling Language [OMG 2001b], ως γλώσσα µοντελοποίησης και ιδιαίτερα τα παραταξιακά διαγράµµατα. Θα χρησιµοποιούν επίσης τις τεχνικές που προδιαγράφει η Rational Unified Process [RUP 2000]. Συγκεκριµένα θα παρουσιάσουν το Παραταξιακό Μοντέλο, που θα περιέχει τους φυσικούς κόµβους και τη διασύνδεση µεταξύ τους. Θα περιγράφουν ένα ή περισσότερους δικτυακούς σχηµατισµούς υλικού (hardware), όπου θα κατανέµονται οι λογισµικές ψηφίδες από τη Όψη Υλοποίησης στους φυσικούς κόµβους.

4. Πηγή σκοπιάς: Η Rational Unified Process, v. 2001.03.00.23, Rational Software Corporation, µέρος της Rational Solutions for Windows suite, 2000.

5. Αιτιολογία: Η σκοπιά αυτή επιλέχθηκε επειδή δείχνει τη φυσική τοπολογία του συστήµατος.

6.4 4 Η σκοπιά Υλοποίησης

1. Ενδιαφερόµενοι: κατασκευαστές, οµάδα συντήρησης.

2. Ενδιαφέροντα:

Ποιες είναι οι ψηφίδες σε επίπεδο υλοποίησης και πώς αυτές οργανώνονται;

3. Τεχνικές µοντελοποίησης και ανάλυσης: οι όψεις που θα σχεδιαστούν θα χρησιµοποιούν τη Unified Modeling Language [OMG 2001b], ως γλώσσα µοντελοποίησης και ιδιαίτερα τα ψηφιδικά διαγράµµατα (component diagrams). Θα

-140-

χρησιµοποιούν επίσης τις τεχνικές που προδιαγράφει η Rational Unified Process [RUP 2000]. Συγκεκριµένα θα παρουσιάσουν την αποσύνθεση του λογισµικού συστήµατος σε υλοποιηµένα υποσυστήµατα κατανεµηµένα σε στρώµατα. Θα περιγράφουν µια εποπτεία επί του Μοντέλου Υλοποίησης (implementation model) και της οργάνωσης του, ως ψηφίδες σε υποσυστήµατα υλοποίησης και στρώµατα, καθώς και τον καταµερισµό των πακέτων και κλάσεων από τη λογική όψη σε υποσυστήµατα υλοποίησης και ψηφίδες της Όψης Υλοποίησης.

4. Πηγή σκοπιάς: Η Rational Unified Process, v. 2001.03.00.23, Rational Software Corporation, µέρος της Rational Solutions for Windows suite, 2000.

5. Αιτιολογία: Η σκοπιά αυτή επιλέχθηκε επειδή δείχνει τα προϊόντα κώδικα που απαρτίζουν το σύστηµα.

6.4.5 Η ∆εδοµενική σκοπιά

1. Ενδιαφερόµενοι: κατασκευαστές, οµάδα συντήρησης.

2. Ενδιαφέροντα:

Ποια δεδοµένα επεξεργάζεται το σύστηµα, σε τι µορφή βρίσκονται αυτά (σύστηµα αρχείων, Βάση ∆εδοµένων, XML) και πώς αποθηκεύονται αυτά;

3. Τεχνικές µοντελοποίησης και ανάλυσης: οι όψεις που θα σχεδιαστούν θα χρησιµοποιούν τα διαγράµµατα Οντοτήτων Συσχετίσεων (Entity Relationship) [Elmasri and Navathe 1994], που είναι η καθιερωµένη σηµειολογία για την περιγραφή σχεσιακών βάσεων δεδοµένων. Συγκεκριµένα θα παρουσιάσουν τα πιο σηµαντικά από αρχιτεκτονικής απόψεως επίµονα δεδοµένα (persistent data) στο µοντέλο δεδοµένων.

Θα παρουσιάσουν την επισκόπηση του µοντέλου δεδοµένων και την οργάνωση του, όσον αφορά τους πίνακες (tables), τις όψεις (views), τους δείκτες (indexes), που χρησιµοποιούνται. Θα περιγράψουν επίσης την αντιστοίχηση των επίµονων κλάσεων (persistent classes) από τη λογική όψη στις δοµές της βάσης δεδοµένων.

4. Πηγή σκοπιάς: Η Rational Unified Process, v. 2001.03.00.23, Rational Software Corporation, µέρος της Rational Solutions for Windows suite, 2000.

5. Αιτιολογία: Η σκοπιά αυτή επιλέχθηκε επειδή δείχνει τα επίµονα δεδοµένα (persistent data) που αποθηκεύονται και διαχειρίζονται από το σύστηµα.

6.5 Αρχιτεκτονικές όψεις

6.5 1 Η όψη Περιπτώσεων Χρήσης.

Η όψη αυτή όπως προαναφέρθηκε χρησιµοποιεί το µοντέλο Περιπτώσεων Χρήσης (Use Case Model) της Rational Unified Process. Τα στοιχεία του µοντέλου περιπτώσεων χρήσης έχουν εξαχθεί από το επιχειρησιακό µοντέλο, όπως επιδείχθηκε στην παράγραφο 6.2. Στα διάφορα διαγράµµατα που ακολουθούν απεικονίζονται οι περιπτώσεις χρήσης ανά χρήστη του συστήµατος, δηλαδή για τους µαθητές, τους καθηγητές, τους συγγραφείς µαθησιακού υλικού, τους διαχειριστές του συστήµατος και τους διευθυντές των εκπαιδευτικών ιδρυµάτων.

Υπάρχει επίσης και ένα σύνολο γενικών περιπτώσεων χρήσης που εφαρµόζεται σε όλες τις παραπάνω κατηγορίες χρηστών. Επειδή τα ονόµατα των διαφόρων περιπτώσεων χρήσης είναι αρκετά διαισθητικά, για λόγους οικονοµίας χώρου δε δίνονται περαιτέρω επεξηγήσεις.

-142-

6.5.1.1 Γενικές περιπτώσεις χρήσης

Καθηγητής

Συ γγραφέ ας

∆ιευθυντής

∆ιαχειριστής

Μαθη τή ς ∆ιαχειριστής

Αίτηση για εγγραφή στο σύστηµα

Αναθεώρηση προσωπικών στοιχείων χρήστη Καθορισµός προσωπικών

στοιχείων χρήστη

<< Uses>>

Επικοινωνία µε τους υπόλοιπους χρήστες

∆ηµιουργία προσωπικής σελίδας στον Παγκόσµιο Ιστό

∆ιαχείριση Μεταδεδοµένων Μαθησιακών Αντικειµένων (LOM)

Είσοδος στο σύστηµα

<< Uses>>

<<Uses>>

<<Uses>>

<<Uses>>

Πρ όσβαση στο σύστηµ α Βο ήθ ει ας

<<Uses>>

Χρήστης

Συ µβ ουλεύεται το ηµερολόγιο

Σχήµα 6.1: Γενικές περιπτώσεις χρήσης

6.5.1.2 Περιπτώσεις χρήσης µαθητή

∆ιαχειριστής Περιβάλλοντος

Αλληλεπίδραση µε τους µαθησιακούς πόρους

Αίτηση συµµετοχής σε µάθηµα

∆ιαχείριση Μεταδεδοµένων Μαθησιακών Αντικειµένων (LOM)

Εντοπισµός υλικού στον Παγκόσµιο Ιστό

Ενηµέρωση για συµµετοχή άλλων µαθητών σε συζητήσεις Επικοινωνία µε υπόλοιπους

χρήστες

Παρακολούθηση πορείας εργασίας

Θεώρηση εργασιών άλλων οµάδων

Συµµετοχή σε συζητήσεις Συνεργασία µε την οµάδα της

εργασίας

Απάντηση σε Ερωτήσεις Αυτοαξιολήγησης

Επικοινωνία µε συµµαθητές

Υποβολή ερωτήσεων στους διδάσκοντες`

Μαθητής

∆ιαχείριση αρχείων Υποβολή Παραδοτέων

<<Uses>>

Σχήµα 6.2: Περιπτώσεις χρήσης µαθητή

-144-

6.5.1.3 Περιπτώσεις χρήσης καθηγητή

∆ηµιουργία περιγραφής µαθήµατος

∆ιόρθωση µαθησιακών πόρων

∆ηµιουργία αναφορών σε υλικό στον Παγκόσµιο Ιστό

∆ιάθεση µερών µαθησιακών πόρων

Ενηµέρωση για την πορεία των µαθητών

Προσθήκη ανακοινώσεων µαθήµατος

Προσωπική επικοινωνία µε τους µαθητές

Απάντηση σε ερωτήσεις µαθητών Επισκόπιση στοιχείων

αξιολόγησης Επικοινωνία καθηγητών µε τους

υπόλοιπους χρήστες Καθορισµός προσωπικών

στοιχείων καθηγητών

∆ιαχείριση οµάδων εργασίας

∆ιαχείριση Βηµάτων Συζήτησης

Καθηγητής

Σχήµα 6.3: Περιπτώσεις χρήσης καθηγητή

6.5.1.4 Περιπτώσεις χρήσης συγγραφέα

∆ηµιουργία νέου µαθησιακού πόρου

Παρουσίαση Υπηρεσιών

Αναζήτηση πηγών σχετικών µε το µάθηµα στον Παγκόσµιο Ιστό

Εντοπισµός παλ αιότερων µαθησιακών πόρων στο Σ∆Μ

Χρησιµοποίηση έτοιµων προτύπων

∆όµηση µαθησιακών πόρων Ρύθµιση εµφάνισης µαθησιακού

πόρου Επικοινωνία µε υπόλοιπους

χρήστες (Συγγραφείς)

∆ηµιουργ ία ευρετηρίου

∆ηµιουργία οδηγού µελέτης Ένταξη ερωτήσεων

αυτοαξιολόγησης Ένταξη ερωτηµάτων αξιολόγησης

Ένταξη µαθησιακών πόρων στο Σ∆Μ

Προσθήκη κεφαλαίων στους µαθησιακούς πόρους

Συγγραφέας

Σχήµα 6.4: Περιπτώσεις χρήσης συγγραφέα

-146-

6.5.1.5 Περιπτώσεις χρήσης διαχειριστή

∆ιαχείριση αιτήσεων εγγραφών

∆ιαχείριση δικαιωµάτων πρόσβασης

∆ηµιουργία αντιγράφων ασφαλείας

Ενηµέρωση για δυσλειτουργία

∆ιαχείριση υπηρεσιών

∆ηµιουργία εκθέσεων

∆ηµιουργία προτύπων Ένταξη νέων µαθηµάτων

Οργάνωση µαθησικών πόρων προηγούµενων ετών Επικοινωνία διαχειριστών µε τους

υπόλοιπους χρήστες ∆ιαχειριστής

Σχήµα 6.5: Περιπτώσεις χρήσης διαχειριστή

6.5.1.6 Περιπτώσεις χρήσης διευθυντή

∆ιαχείριση εγγραφών µαθητών Τήρηση Απουσιολογίου - Βαθµολογίας

∆ιευθυντής

∆ηµιουργία Αναφορών- στατιστικά στοιχεία

Σχήµα 6.6: Περιπτώσεις χρήσης διευθυντή

6.5 2 Η Λογική όψη .

Η όψη αυτή όπως προαναφέρθηκε χρησιµοποιεί το Μοντέλο Σχεδίασης (Design Model) της Rational Unified Process.

Η λογική όψη είναι η µεγαλύτερη όψη από πλευράς αριθµού διαγραµµάτων, καθώς περιέχει την αποσύνθεση του συστήµατος σε υποσυστήµατα αναδροµικά, µέχρι να φτάσει στα ‘φύλλα’

του δέντρου της αποσύνθεσης, δηλαδή σε µεµονωµένες κλάσεις. Είναι προφανές ότι δεν έχει νόηµα και πρακτική αξία να παρατεθούν εδώ όλα εκείνα τα διαγράµµατα ενός τόσο µεγάλου και πολυσύνθετου συστήµατος. Αντί για αυτό θα γίνει µια επιλεκτική παρουσίαση ενός κατάλληλου αριθµού διαγραµµάτων, ώστε να επιδειχθεί αντιπροσωπευτικά η αποσύνθεση του συστήµατος, ακολουθώντας ένα µεµονωµένο µονοπάτι.

6.5.2.1 Η αποσύνθεση 1^ου επιπέδου

Η σχεδίαση της λογικής όψης λοιπόν, σύµφωνα πάντα µε τη Rational Unified Process, αρχίζει µε την αποσύνθεση του συστήµατος στα 1^ου βαθµού µεγάλα υποσυστήµατα και τον καθορισµό των σχέσεων µεταξύ τους, όπως αυτά απορρέουν από το µοντέλο περιπτώσεων χρήσης. Σηµειώνεται εδώ ότι οι όροι ‘υποσύστηµα’ και ‘ψηφίδα’ χρησιµοποιούνται εναλλακτικά για να δηλώσουν τµήµατα του συστήµατος, σύµφωνα µε τον ορισµό που δίνεται στο [Szyperski 1999]: «Μια ψηφίδα λογισµικού (software component) αποτελεί µονάδα σύνθεσης, έχει καθορισµένη σύµφωνα µε σύµβαση διαπροσωπεία και εξαρτήσεις ρητώς προδιαγεγραµµένες. Μια ψηφίδα λογισµικού µπορεί να λειτουργήσει µεµονωµένα και να αποτελέσει αντικείµενο σύνθεσης από τρίτους».

Η αποσύνθεση αυτή κάνει χρήση του αρχιτεκτονικού µορφήµατος «Στρωµατικά Συστήµατα» (Layered Systems) [Buschmann et al. 1996, Shaw and Garlan 1996, Bass et al.

1998], το οποίο βοηθάει στην οργάνωση των υποσυστηµάτων ιεραρχικά σε στρώµατα, µε την έννοια ότι υποσυστήµατα που ανήκουν σε κάποιο στρώµα, µπορούν να χρησιµοποιήσουν υποσυστήµατα στο ίδιο στρώµα ή σε κάποιο κατώτερο. Η επικοινωνία µεταξύ υποσυστηµάτων που βρίσκονται σε διαφορετικά στρώµατα, επιτυγχάνεται µέσω καλά ορισµένων διαπροσωπειών και το σύνολο των υποσυστηµάτων σε κάθε στρώµα ουσιαστικά υλοποιεί µια εικονική µηχανή (virtual machine) [Bass et al. 1998]. Τα πιο γνωστά παραδείγµατα υλοποίησης αυτού του αρχιτεκτονικού µορφήµατος είναι τα στρωµατικά πρωτόκολλα επικοινωνίας, όπως το ISO/OSI, ή τα λειτουργικά συστήµατα, όπως κάποια από τα πρωτόκολλα του X Window System.

Η αρχιτεκτονική µέθοδος σχεδίασης που προτείνεται στη διατριβή αυτή χρησιµοποιεί το αρχιτεκτονικό αυτό µόρφηµα, ορίζοντας τέσσερα στρώµατα για την οργάνωση των υποσυστηµάτων στο µοντέλο σχεδίασης. Σύµφωνα µε τη Rational Unified Process, ένα στρώµα είναι ένα σύνολο υποσυστηµάτων που µοιράζονται τον ίδιο βαθµό γενικότητας και οι

-148-

διαπροσωπείες τους είναι δυνατό να µεταβάλλονται µε τον ίδιο τρόπο. Τα τέσσερα αυτά στρώµατα είναι [Jacobson et al. 1999, Kruchten 1998]:

Ειδικής Εφαρµογής (Application-specific): Ένα στρώµα που περιέχει τα υποσυστήµατα που είναι εξειδικευµένα για µια συγκεκριµένη εφαρµογή και δεν προορίζονται για επαναχρησιµοποίηση σε διαφορετικές εφαρµογές. Αυτό είναι το υψηλότερο στρώµα και τα υποσυστήµατα του δεν χρησιµοποιούνται από υποσυστήµατα άλλων στρωµάτων.

Γενικής Εφαρµογής (Application-general): Ένα στρώµα που περιέχει τα υποσυστήµατα που δεν κατασκευάστηκαν συγκεκριµένα για µια εφαρµογή αλλά µπορούν να επαναχρησιµοποιηθούν για πολλές εφαρµογές της ιδίας περιοχής.

Μεσαίο (Middleware): Ένα στρώµα που προσφέρει επαναχρησιµοποιήσιµους δοµικούς λίθους για γενικής χρήσης πλαίσια (frameworks) και υπηρεσίες ανεξάρτητες πλατφόρµας, όπως είναι η διαχείριση κατανεµηµένων αντικειµένων (distributed object computing) και διαλειτουργησιµότητα σε ανοµοιογενή περιβάλλοντα. Ως παραδείγµατα αναφέρουµε τους Μεσίτες Αίτησης Αντικειµένων (Object Request Brokers) και τα ανεξάρτητα ως προς την πλατφόρµα πλαίσια για την κατασκευή Γραφηµατικής ∆ιαπροσωπείας Χρήστη (Graphical User Interface).

Λογισµικού του Συστήµατος (System software): Ένα στρώµα που περιέχει το λογισµικό για την υπολογιστική και δικτυακή υποδοµή, όπως λειτουργικά συστήµατα, συστήµατα διαχείρισης βάσεων δεδοµένων, πρωτόκολλα δικτύων κ.λπ.

Η εφαρµογή του στρωµατικού αρχιτεκτονικού µορφήµατος φαίνεται στο Σχήµα 6.7, όπου απεικονίζεται η αποσύνθεση πρώτου επιπέδου. Το διάγραµµα αυτό εκτός του προσδιορισµού των υποσυστηµάτων του πρώτου επιπέδου και της οργάνωσης τους σε στρώµατα, ορίζει και τις εξαρτήσεις µεταξύ τους µέσω καλά ορισµένων διαπροσωπειών.

Η λίστα των υποσυστηµάτων πρώτου επιπέδου είναι στην ουσία το υπερσύνολο από τα υποσυστήµατα που περιέχονται στα κυριότερα εµπορικά Σ∆Μ που κυκλοφορούν. Συνήθως δηλαδή ένα τυπικό Σ∆Μ περιέχει τα περισσότερα από αυτά τα υποσυστήµατα. Σηµειώνεται ότι η λίστα αυτή δε θεωρείται τελική, αλλά µπορούν να προστεθούν και άλλα νέα υποσυστήµατα κατά την πάροδο του χρόνου, ώστε να συµπληρωθεί και να επεκταθεί η προσφερόµενη λειτουργικότητα αυτής της αρχιτεκτονικής αναφοράς.

Τα υποσυστήµατα του στρώµατος της Ειδικής Εφαρµογής, που είναι και οι ψηφίδες του υψηλότερου επιπέδου της εφαρµογής, είναι:

1. Κύριο υποσύστηµα (Main subsystem) – αρχικοποιεί και εκκινεί όλα τα υπόλοιπα.

2. ∆ιαχείριση Χρηστών (User management) - εγγραφή σε µαθήµατα, στο σύστηµα και σε οµάδες, δηµιουργία οµάδων, πιστοποίηση, έλεγχος πρόσβασης µε διαφορετικές όψεις, παρακολούθηση χρηστών, διαχείριση προφίλ χρηστών.

3. Ψηφιακή Βιβλιοθήκη (Digital Library) - αποθήκες ψηφιακών πόρων για τη σύνθεση µαθησιακού περιεχοµένου, συνοδευόµενο από την περιγραφή του µε τη µορφή µεταδεδοµένων.

4. Συγγραφή Μαθησιακού Υλικού (Courseware authoring) - συγγραφή ιστοσελίδων, σχεδιαστικά πλαίσια (design templates).

5. Παράδοση Μαθησιακού Υλικού (Courseware delivery) – παράδοση των υπερµεσικών σελίδων που αφορούν το ηλεκτρονικό βιβλίο, το γλωσσάρι, το ηµερολόγιο κ.λπ., προσαρµογή της διαπροσωπείας ανά χρήστη.

6. Αξιολόγηση (Assessment) - on-line διαγωνίσµατα, παραδοτέα έργων, ασκήσεις αυτο-αξιολόγησης.

7. Αναζήτηση (Searching) - σε όλα τα µαθησιακά αντικείµενα µέσω κατάλληλων µεταδεδοµένων

8. ∆ιαχείριση Τάξης (Course management) – δηµιουργία, προσαρµογή, διαχείριση και παρακολούθηση των µαθηµάτων, προγραµµατισµός των µαθησιακών δραστηριοτήτων.

9. Εργαλειοσύνολο Μελέτης (Study toolkit) – ιδιωτικές και δηµόσιες σηµειώσεις, σελιδοδείκτες, εκτύπωση κειµένου, off-line µελέτη, προσωπικό σηµειωµατάριο, υπογραµµίσεις, προσωπική ιστορία, προσαρµοστική πλοήγηση και παρουσίαση κ.λπ.

10. ∆ιαχείριση Συστήµατος (System Administration) – δηµιουργία νέου µαθήµατος, τήρηση εφεδρικών αντιγράφων, ασφάλεια συστήµατος, έλεγχος λειτουργίας του συστήµατος, παρακολούθηση πόρων του συστήµατος.

11. ∆ιαχείριση Σχολής (School Administration) - διαχείριση αρχείων, απουσιών, βαθµών, εγγραφών µαθητών, οικονοµικών θεµάτων κ.λπ.

12. Επιχειρησιακή ∆ιαλειτουργησιµότητα (Enterprise Interoperability) – διαχείριση της διαλειτουργησιµότητας του Σ∆Μ µε τα λοιπά επιχειρησιακά λογισµικά συστήµατα, όπως Συστήµατα ∆ιαχείρισης Βιβλιοθήκης, Συστήµατα ∆ιαχείρισης Ανθρώπινων Πόρων κ.λπ.

Τα υποσυστήµατα του στρώµατος της Γενικής Εφαρµογής, που µπορούν να επαναχρησιµοποιηθούν και σε άλλες εφαρµογές, είναι:

-150-

1. ∆ιαχείριση Επικοινωνίας (Communication management) - για τη σύγχρονη και ασύγχρονη επικοινωνία, όπως µε ηλεκτρονικό ταχυδροµείο (e-mail), σύγχρονη συζήτηση (chat), βήµατα συζήτησης (discussion fora), συνδιάσκεψη ήχου και εικόνας (audio/video-conferencing), προβολή στον παγκόσµιο ιστό (webcast) ανακοινώσεις (announcements), γραφείο υποστήριξης Χρηστών (Help desk), συχνές ερωτήσεις (frequently asked questions) και σύγχρονες δυνατότητες συνεργασίας µε διαµοιρασµό αρχείων, εφαρµογών και επιφάνεια εργασίας (synchronous collaborative facilities with desktop, file and application sharing).

2. ∆ιαχείριση Αρχείων (File management) - Εξυπηρετητής και Πελάτης FTP.

3. Πακετοποίηση Μαθησιακού Περιεχοµένου (Content packaging) – πακετάρει τους µαθησιακούς πόρους σε µεταφέρσιµα κοµµάτια (chunks)

4. ∆ιαχείριση επιχειρησιακών αντικειµένων (Business objects management) - σύνδεση µε τη Β∆, εργοστάσιο κατασκευής συνεπών αντικειµένων (persistent object factory)

5. ∆ιαχείριση Μεταδεδοµένων (Metadata management) – αποθήκευση µεταδεδοµένων, εισαγωγή XML αρχείων στη βάση και εξαγωγή XML αρχείων από τη βάση.

6. ∆ιαχείριση «Ακατέργαστων» ∆εδοµένων (Raw data management) – εκτέλεση ερωτηµάτων SQL στη βάση δεδοµένων

7. Πελάτης Βάσης ∆εδοµένων (Database client) – παρέχει πρόσβαση στη βάση δεδοµένων µέσω περιβάλλοντος γραφηµατικής διαπροσωπείας χρήστη.

8. Ηµερολόγιο (Calendar) – προγραµµατισµός των µαθησιακών δραστηριοτήτων και ειδοποίηση των ενδιαφεροµένων χρηστών.

9. Παράδοση ιστοσελίδων (Web Delivery) -Εξυπηρετητής και Πελάτης WWW, Εξυπηρετητής και πελάτης πολυµέσων.

Users

Τα υποσυστήµατα του στρώµατος Λογισµικό του Συστήµατος, που υλοποιούν το λογισµικό για την υπολογιστική και δικτυακή υποδοµή, είναι:

1. TCP/IP 2. HTTP 3. FTP

4. SMTP/IMAP

5. Σύστηµα ∆ιαχείρισης Βάσης ∆εδοµένων

6.5.2.2 Η αποσύνθεση 2^ου επιπέδου

Τα υποσυστήµατα του 1^ου επιπέδου αναλύονται περαιτέρω, καθορίζοντας τα περιεχόµενα τους, που είναι κλάσεις σχεδίασης, υλοποιήσεις περιπτώσεων χρήσης, διαπροσωπείες και άλλα υποσυστήµατα (αναδροµικά). Για τους σκοπούς της διατριβής θα δώσουµε ένα παράδειγµα αποσύνθεσης ενός υποσυστήµατος, συγκεκριµένα του υποσυστήµατος

«Πρόσβαση σε αποθηκευµένα δεδοµένα» (Data Store Access), όπως αποτυπώνεται στο Σχήµα 6.8. Το υποσύστηµα αυτό αποτελείται από το πρωτόκολλο πρόσβασης στη βάση δεδοµένων (Database Access Protocol), όπως είναι π.χ. το Open Database Connectivity (ODBC), τον οδηγό της βάσης δεδοµένων που συµµορφώνεται µε το παραπάνω πρωτόκολλο (Database driver), ένα υποσύστηµα που παρέχει λειτουργίες πρόσβασης (Database access) και ένα υποσύστηµα που προσφέρει οµαδοποίηση των συνδέσεων στη βάση (Connection Pooling Management). Η αποσύνθεση αυτή πρέπει να συνεχιστεί ιεραρχικά, έως ότου φτάσουµε στα «φύλλα» του δέντρου. Σηµειώνεται ότι οι σχέσεις µεταξύ των υποσυστηµάτων είναι εξαρτήσεις, δηλαδή έχουν το νόηµα ότι το ένα υποσύστηµα

«γνωρίζει» µε κάποιον τρόπο την ύπαρξη του άλλου.

Database driver

Database Access Protocol

Connection Pooling Management

Database access

Σχήµα 6.8: Η αποσύνθεση του υποσυστήµατος «Πρόσβαση σε αποθηκευµένα δεδοµένα»

6.5.2.3 Η αποσύνθεση 3^ου επιπέδου

Τέλος για κάθε υποσύστηµα πρέπει να καθορίζεται η διαπροσωπεία του, ώστε να ορίζονται οι λειτουργίες που απαιτεί αλλά και που προσφέρει. Οι απαιτούµενες λειτουργίες δηλώνουν τις λειτουργίες που ένα υποσύστηµα περιµένει να υλοποιούν τα άλλα υποσυστήµατα που συνεργάζεται, ώστε να µπορέσει να εκτελέσει τη λειτουργικότητα του. Οι προσφερόµενες λειτουργίες, αντίστοιχα είναι οι λειτουργίες που χρησιµοποιούνται από τα συνεργαζόµενα υποσυστήµατα. Ένα απλό παράδειγµα µιας τέτοιας διαπροσωπείας για το υποσύστηµα

«Database access» φαίνεται στο Σχήµα 6.9, το οποίο έχει µόνο προσφερόµενες λειτουργίες.

Η διαπροσωπεία SQLConnect προσφέρει λειτουργίες ενηµέρωσης και εκτέλεσης ερωτηµάτων SQL, διαχειρίζοντας αντικείµενα ResultSetLite, τα οποία περιέχουν τα αποτελέσµατα των ερωτηµάτων. Οι υπογραφές (signatures) των λειτουργιών των δύο κλάσεων και της διαπροσωπείας είναι ορατά στο σχήµα και εποµένως µπορούν να χρησιµοποιηθούν από άλλα υποσυστήµατα που αλληλεπιδρούν µε αυτό.

Όπως θα φανεί αργότερα στην αξιολόγηση της αρχιτεκτονικής, αυτή η µορφή προσδιορισµού των διαπροσωπειών, είναι καθοριστικής σηµασίας για τη βασισµένη στις ψηφίδες φύση της προτεινόµενης αρχιτεκτονικής και αποδίδει σπουδαία πλεονεκτήµατα για τα ποιοτικά χαρακτηριστικά του συστήµατος. Ιδιαίτερη σηµασία έχει για την υποστήριξη

-154-

της διαλειτουργησιµότητας, στην οποία δίνεται µεγάλο βάρος από την προτεινόµενη αρχιτεκτονική

SQLConnect

executeUpdate(sql : String) : Integer execute SqlQyery(sql : String) : ResultSetLite

ResultSetLite numberOfColumns : int columnTypes[] : int

ResultSetLite(rs : ResultSet) getRows() : Vector

setRows(v : Vector) : void getNumberOfColumns() : int setNumberOfColumns(v : int) : void getColumnTypes() : int[]

setColumnTypes(v : int[]) : void getColumnNames() : String[]

setColumnNames(v : String[]) : void getFirstColumnTableName() : String

Σχήµα 6.9: Η διαπροσωπεία του υποσυστήµατος «Database access»

6.5 3 Η Παραταξιακή όψη.

οποίο εκτελούνται τοπικά κάποιες ψηφίδες, συνδέεται έµµεσα µε τον εξυπηρετητή Παγκοσµίου Ιστού, µέσω του εξυπηρετητή εφαρµογής.

Το παραταξιακό αυτό διάγραµµα, εφόσον ανήκει στην αρχιτεκτονική αναφοράς και πρέπει να είναι όσο το δυνατόν γενικότερο, ώστε να καλύπτει όλες τις δυνατές περιπτώσεις, τοποθετήθηκαν όλοι οι εξυπηρετητές και το Σύστηµα ∆ιαχείρισης Βάσης ∆εδοµένων σε διαφορετικούς υπολογιστές. Στις συγκεκριµένες λογισµικές αρχιτεκτονικές που θα επεκτείνουν την αρχιτεκτονική αναφοράς, η τοπολογία αυτή αναµένεται να αλλάξει και να τοποθετηθούν περισσότεροι του ενός εξυπηρετητές στον ίδιο υπολογιστή.

6.5.4 Η όψη Υλοποίησης και η όψη ∆εδοµένων

Η όψη υλοποίησης περιγράφει τις ψηφίδες που υλοποιούν το σύστηµα, δηλαδή τις εκτελέσιµες µονάδες κώδικα. Η δεδοµενική όψη περιέχει τον καθορισµό των συγκεκριµένων δεδοµένων που θα χρησιµοποιηθούν µε τη µορφή του σχήµατος της βάσης που θα υλοποιηθεί. Κατά συνέπεια οι δύο αυτές όψεις δε µπορούν να καθοριστούν στην αρχιτεκτονική αναφοράς παρά µόνο στις συγκεκριµένες αρχιτεκτονικές για συγκεκριµένα προϊόντα- Συστήµατα ∆ιαχείρισης της Μάθησης.

6.6 Αρχιτεκτονικά µορφήµατα

Όσον αφορά τα αρχιτεκτονικά µορφήµατα που έχουν χρησιµοποιηθεί, λαµβάνοντας υπόψη τους καταλόγους αρχιτεκτονικών µορφηµάτων που παρατίθενται στα [Shaw and Garlan 1996, Buschmann et al. 1996, Bass et al. 1998] περιλαµβάνουν:

Το Στρωµατικό Σύστηµα (Layered System) όπως έχει προαναφερθεί.

Το µόρφηµα Πελάτη-Εξυπηρετητή (Client-Server), ιδίως στις ψηφίδες επικοινωνίας, π.χ. ηλεκτρονικό ταχυδροµείο (e-mail), σύγχρονη συζήτηση (chat).

To Μοντέλο-Όψη-Ελεγκτής (Model-View-Controller), στην υλοποίηση της Γραφηµατικής ∆ιαπροσωπείας Χρήστη (Graphical User Interface – GUI).

O Μαυροπίνακας (Blackboard), στους µηχανισµούς που έχουν πρόσβαση στη βάση δεδοµένων µε διάφορους τρόπους.

Το Αντικειµενοστρεφές (Object-oriented) µοντέλο.

Το Σύστηµα Γεγονότων (Event Systems) για την ειδοποίηση των ψηφίδων της Γραφηµατικής ∆ιαπροσωπείας Χρήστη µε τη χρήση γεγονότων.

6.7 Υποστήριξη προτύπων στην αρχιτεκτονική

IMS Simple Sequencing

6.8 Ποιοτικά χαρακτηριστικά

Το τελευταίο θέµα που πρέπει να αντιµετωπίζει η αρχιτεκτονική περιγραφή είναι τα επιθυµητά ποιοτικά χαρακτηριστικά της αρχιτεκτονικής, τα οποία συχνά αποκαλούνται και ως µη-λειτουργικές προδιαγραφές. Στο Κεφάλαιο 8 παρατίθεται η πλήρης αξιολόγηση της αρχιτεκτονικής σε σχέση µε τα ποιοτικά χαρακτηριστικά. Εδώ θα αρκεστούµε απλά να αναφέρουµε ποια είναι εκείνα τα ποιοτικά χαρακτηριστικά που θέλουµε να δώσουµε έµφαση µε την αρχιτεκτονική αυτή, δηλαδή ποια ποιοτικά χαρακτηριστικά είναι σηµαντικά για τα Συστήµατα ∆ιαχείρισης της Μάθησης και πρέπει να υποστηρίζονται από την προτεινόµενη αρχιτεκτονική.

Τα ποιοτικά λοιπόν χαρακτηριστικά που έχουν καθοριστική σηµασία για τα Συστήµατα

∆ιαχείρισης της Μάθησης είναι η διαλειτουργησιµότητα, η τροποποιησιµότητα, η µεταφερσιµότητα, η επαναχρησιµοποίηση και η ολοκληρωσιµότητα. Όπως θα φανεί και στο κεφάλαιο της αξιολόγησης της αρχιτεκτονικής αυτά είναι τα λεγόµενα αναπτυξιακά ποιοτικά χαρακτηριστικά, καθώς παίζουν µείζονα ρόλο για την ανάπτυξη και συντήρηση του συστήµατος. Από τα παραπάνω αναπτυξιακά χαρακτηριστικά, ιδιαίτερη έµφαση δίνεται στη διαλειτουργησιµότητα και στη µεταφερσιµότητα έτσι ώστε η αρχιτεκτονική να οδηγεί σε πραγµατικά Ανοικτά Συστήµατα ∆ιαχείρισης της Μάθησης.

6.9 Μετάβαση από την αρχιτεκτονική αναφοράς σε µια συγκεκριµένη λογισµική αρχιτεκτονική

Η περιγραφή της αρχιτεκτονικής αναφοράς που παρουσιάστηκε στις προηγούµενες ενότητες δεν υπεισέρχεται σε συγκεκριµένες λεπτοµέρειες υλοποίησης. Οι συγκεκριµένες αρχιτεκτονικές, που θα είναι στιγµιότυπα της, θα επεκτείνουν και θα εκλεπτύνουν τις έννοιες που ορίστηκαν. Ένα παράδειγµα µιας τέτοιας συγκεκριµένης λογισµικής αρχιτεκτονικής, που σχεδιάστηκε για την υλοποίηση του αρχιτεκτονικού πρωτοτύπου ενός Σ∆Μ που ονοµάστηκε «Αθηνά», αποτυπώνεται στην Τεχνική Αναφορά [Avgeriou 2002]. Αυτή η συγκεκριµένη αρχιτεκτονική έχει επιλέξει τη Java ως πλατφόρµα υλοποίησης ώστε να επιτευχθεί η µεταφερσιµότητα του συστήµατος. Τις διαφορές ανάµεσα στη λογισµική αρχιτεκτονική που σχεδιάστηκε για το αρχιτεκτονικό πρωτότυπο «Αθηνά» και την αρχιτεκτονική αναφοράς, αποτυπώνει ο Πίνακας 14.

-160-

Πίνακας 14: Οι διαφορές ανάµεσα στην αρχιτεκτονική αναφοράς και στην αρχιτεκτονική του

καθώς και οι διάφοροι φοιτητές του εργαστηρίου που συµµετέχουν στην ανάπτυξη του. Η οµάδα συντήρησης του συστήµατος ταυτίζεται µε την οµάδα ανάπτυξης.

Η επιλογή αυτή για την οµάδα ανάπτυξης και συντήρησης του Σ∆Μ «Αθηνά», θέτει τα εξής θέµατα που αφορούν την αποστολή του, την καταλληλότητα του και την εφικτότητα του:

1. Το σύστηµα προορίζεται να χρησιµοποιηθεί σε µαθησιακό περιβάλλον ανοικτής και εξ αποστάσεως εκπαίδευσης, που παρέχεται από ιδρύµατα πρωτοβάθµιας, δευτεροβάθµιας και τριτοβάθµιας εκπαίδευσης καθώς και από οργανισµούς κατάρτισης.

2. Το σύστηµα είναι κατάλληλο για να επιτελέσει την αποστολή, για την οποία προορίζεται, καθώς η οµάδα ανάπτυξης του συστήµατος, έχει ήδη χρησιµοποιήσει επί µακρόν ένα παρόµοιο εµπορικό προϊόν, που έχει υπηρετήσει επάξια τέτοιους σκοπούς.

3. Η κατασκευή του συστήµατος είναι εφικτή, εφόσον η αναπτυξιακή οµάδα έχει µακρά εµπειρία µε τέτοιου είδους συστήµατα, τόσο στη χρήση τους όσο και στην ανάπτυξη τους. Η αναπτυξιακή οµάδα έχει επίσης ευρεία εµπειρία της γλώσσας υλοποίησης καθώς και της πλατφόρµας.

4. Τα ρίσκα λειτουργίας του συστήµατος επικεντρώνονται σε θέµατα απόδοσης καθώς η τεχνολογία που χρησιµοποιείται για ανάπτυξη χαρακτηρίζεται από τέτοιου είδους προβλήµατα

5. Εφόσον η αναπτυξιακή οµάδα ταυτίζεται µε την οµάδα συντήρησης του συστήµατος, οι ίδιοι άνθρωποι αναµένεται να επιτελέσουν τη συντήρηση, εγκατάσταση και εξέλιξη του συστήµατος.

6.9 2 Αποφάσεις υλοποίησης .

Οι αποφάσεις για την υλοποίηση του υπό ανάπτυξη συστήµατος και της πλατφόρµας πάνω στην οποία θα στηριχθεί είναι καθοριστικής σηµασίας για το σύστηµα και γι’ αυτό λαµβάνονται κατά τη διάρκεια της αρχιτεκτονικής σχεδίασης και όχι στις επόµενες φάσεις του κύκλου ζωής. Εξάλλου είναι απαραίτητες ώστε η αναπτυξιακή οµάδα να µπορέσει να κατασκευάσει το αρχιτεκτονικό πρωτότυπο. Στην προτεινόµενη αρχιτεκτονική επιλέγονται συγκεκριµένες τεχνολογίες υλοποίησης, οι οποίες είναι οι πλέον κατάλληλες για την υλοποίηση της βασισµένης στις ψηφίδες φύσης του, όπως έχει δηλωθεί εξ’ αρχής. Οι τεχνολογίες αυτές υλοποιούν το βασισµένο σε ψηφίδες µοντέλο ανάπτυξης λογισµικού (component-based paradigm) µε τη χρήση αντικειµενοστρεφών τεχνικών και συγκεκριµένα µε τη γλώσσα µοντελοποίησης Unified Modeling Language, και τη γλώσσα προγραµµατισµού Java.

-162-

Τα προϊόντα από το µοντέλο σχεδίασης, και συγκεκριµένα τα υποσυστήµατα µε τις διαπροσωπείες τους σαφώς καθορισµένες σε UML είναι το σηµείο αφετηρίας για την υλοποίηση των ψηφίδων. Το πρώτο βήµα είναι να µετατρέψουµε τις διαπροσωπείες αυτές στη γλώσσα υλοποίησης, δηλαδή στη Java, όπως φαίνεται και στο Σχήµα 6.12. Αυτή η διεργασία της εµπρός µηχανικής (forward engineering) µπορεί εύκολα να αυτοµατοποιηθεί µε εργαλεία CASE, όπως το Rational Rose [Quatrani 1998] ή το Control Center [http://www.togethersoft.com/products/controlcenter/index.jsp], που παράγουν αφηρηµένο κώδικα από µοντέλα UML.

∆ιαπροσωπείες υποσυστηµάτων σε UML

Απεικ όνιση UML σε Java

∆ηµιουργία ή αγορά Java components

Ολοκλήρωση

∆ιαπροσωπείες υποσυστηµάτων σε Java

Υποσυστήµατα ως Java components

Βασισµένο σε συστατικά Σ∆Μ

Σχήµα 6.12: ∆ιαδικασία υλοποίησης των ψηφίδων

Μετά τον καθορισµό των διαπροσωπειών των ψηφίδων στη γλώσσα προγραµµατισµού, οι ψηφίδες µπορούν να κατασκευαστούν εκ του µηδενός, ή να ευρεθούν από υπάρχουσες υλοποιήσεις και πιθανώς να προσαρµοστούν ώστε να ταιριάζουν ακριβώς µε τις καθορισµένες διαπροσωπείες. Σήµερα υπάρχουν στον Παγκόσµιο Ιστό διάφορες ιστοσελίδες από τις οποίες µπορεί να προµηθευθεί κανείς ψηφίδες είτε δωρεάν, είτε µε την κατάλληλη πληρωµή, όπως π.χ. γίνεται στον αρκετά διαδεδοµένο τόπο Component Source (http://www.componentsource.com). Το αποτέλεσµα της υλοποίησης είναι ψηφίδες στην πλατφόρµα υλοποίησης, δηλαδή στη Java όπου µπορεί να έχουµε JavaBeans, Enterprise JavaBeans (EJB), ή τα λεγόµενα Web components, δηλαδή servlets, Java Server Pages κλπ.

Η πιθανή επαναχρησιµοποίηση των ψηφίδων είναι το κύριο πλεονέκτηµα του βασισµένου σε ψηφίδες µοντέλου ανάπτυξης λογισµικού. Το τελικό βήµα είναι η ολοκλήρωση των ψηφίδων µέσω µια διαδικασίας ολοκλήρωσης και δοκιµασίας, ώστε να φτάσουµε στο τελικό αποτέλεσµα, δηλαδή το Σύστηµα ∆ιαχείρισης της Μάθησης.

Εκτός από τις αποφάσεις της πλατφόρµας υλοποίησης η Rational Unified Process προτείνει την επιλογή των εµπορικών λογισµικών συστηµάτων τρίτων κατασκευαστών που θα χρησιµοποιηθούν στην υλοποίηση του συστήµατος. Για την περίπτωση της υλοποίησης σε Java, όπως θα φανεί και στο επόµενο κεφάλαιο έχουµε επιλέξει αρκετά λογισµικά συστήµατα τρίτων κατασκευαστών. Παραδείγµατα αυτών είναι το Σύστηµα ∆ιαχείρισης Βάσεων

∆εδοµένων mySQL [http://www.mysql.com], ο Εξυπηρετητής Ιστού και Servlets engine Resin [http://www.caucho.com], το Sun 1.3.1 Java Run Time Environment, αλλά και µερικά πακέτα της γλώσσας Java όπως ο οδηγός JDBC της mySQL, το Java Media Framework API, κλπ.

Τέλος, κάποια από τα αρχιτεκτονικά µορφήµατα της αρχιτεκτονικής αναφοράς είναι εγγενή στις τεχνολογίες υλοποίησης και εποµένως υλοποιούνται έµµεσα σε αυτές. Ένα τέτοιο αρχιτεκτονικό µόρφηµα είναι τo Μοντέλο-Όψη-Ελεγκτής (Model-View-Controller), που εφαρµόζεται στην υλοποίηση της Γραφικής ∆ιαπροσωπείας Χρήστη, και το οποίο είναι εγγενές σε όλες τις ψηφίδες του API Swing της Java για κατασκευή ψηφίδων GUI. Ένα ακόµα είναι και το Αντικειµενοστρεφές (Object-oriented) µοντέλο, καθώς η γλώσσα προγραµµατισµού Java είναι αντικειµενοστρεφής.

6.9 3 Η Λογική όψη .

Η όψη αυτή στη λογισµική αρχιτεκτονική του Σ∆Μ «Αθηνά» διαφέρει από την αντίστοιχη όψη της αρχιτεκτονικής αναφοράς, σε θέµατα υλοποίησης. Για να αναδείξουµε τις διαφορές αυτές, εξετάζουµε την αποσύνθεση πρώτου επιπέδου για τη λογισµική αρχιτεκτονική του Σ∆Μ «Αθηνά», η οποία αποτυπώνεται στο Σχήµα 6.13.

-164-

Users

διαφορά είναι ότι στην αποσύνθεση της λογισµικής αρχιτεκτονικής του Σ∆Μ «Αθηνά», προσδιορίζονται κάποια συγκεκριµένα υποσυστήµατα, ώστε να εφαρµοσθούν οι αποφάσεις υλοποίησης. Τα υποσυστήµατα αυτά είναι:

Στο µεσαίο στρώµα έχει προστεθεί η ψηφίδα Εικονική Μηχανή Java (Java Virtual Machine), που είναι αποτέλεσµα της υλοποίησης στη γλώσσα Java.

Το Σύστηµα ∆ιαχείρισης Βάσεων ∆εδοµένων (RDBMS) έχει αντικατασταθεί από τη ψηφίδα MySQL RDBMS.

Η ψηφίδα Βιβλιοθήκες ή/και APIs έχει αντικατασταθεί από τη ψηφίδα Java APIs.

Η περαιτέρω αποσύνθεση της αρχιτεκτονικής στα επόµενα επίπεδα χαρακτηρίζεται από τέτοιου είδους αλλαγές, οι οποίες παραλείπονται εδώ για λόγους συντοµίας. Για παράδειγµα στην αποσύνθεση του υποσυστήµατος «Πρόσβαση σε αποθηκευµένα δεδοµένα» που αναλύθηκε στο Σχήµα 6.8, το υποσύστηµα «Οδηγός Βάσης» (Database Driver), αντικαθίσταται από το υποσύστηµα «Οδηγός JDBC για τη MySQL».

6.9 4 Η όψη Υλοποίησης .

Η όψη αυτή χρησιµοποιεί το Μοντέλο Υλοποίησης (Implementation Model) της Rational Unified Process, για να δείξει την οργάνωση των εκτελέσιµων ψηφίδων σε επίπεδο υλοποίησης. Στην όψη αυτή εποµένως συνθέτουµε ψηφιδικά διαγράµµατα (component diagrams), χρησιµοποιώντας εκτελέσιµες µονάδες κώδικα. Εφόσον η πλατφόρµα υλοποίησης του πρωτοτύπου επιλέχτηκε να είναι η Java, στα ψηφιδικά διαγράµµατα, απεικονίζονται πακέτα, κλάσεις και διαπροσωπείες Java. Στη συνέχεια παρατίθενται ενδεικτικά η αποσύνθεση του συστήµατος σε 1^ο επίπεδο, και σε 2^ο επίπεδο για δύο από τα πακέτα του 1^ου επιπέδου.

-166-

athena.applet

athenal.local

athena.sql athena.util

athena.servlets

Athena database athena

Σχήµα 6.14: Οι ψηφίδες του πρώτου επιπέδου στην όψη υλοποίησης

Σε πρώτο επίπεδο, όπως φαίνεται και στο Σχήµα 6.14, το σύστηµα αποσυντίθεται σε έξι πακέτα:

athena – αντιστοιχεί στο κύριο υποσύστηµα της λογικής όψης που αρχικοποιεί και εκκινεί όλα τα υπόλοιπα.

athena.applet – περιέχει όλα τα applets, δηλαδή τις εφαρµογές που εκτελούνται στον περιηγητή (browser) του πελάτη

athena.local – περιέχει κάποια βοηθητικά προγράµµατα που εκτελούνται τοπικά στον εξυπηρετητή από γραµµή εντολών για λειτουργίες συντήρησης athena.servlets – περιέχει όλα τα servlets και τα Java Server Pages

athena.sql – περιέχει όλους τους µηχανισµούς πρόσβασης στη βάση δεδοµένων, καθώς και το υποσύστηµα διαχείρισης επιχειρησιακών αντικειµένων.

athena.util – περιέχει όλες τις βοηθητικές κλάσεις π.χ. για την κατασκευή ψηφίδων της Γραφικής ∆ιαπροσωπείας Χρήστη.

Τα πακέτα athena και athena.servlets έχουν πρόσβαση και στη βάση δεδοµένων.

chat

db filemana ger

htlmeditor

qti meta whiteboard

navigator

study e mail

Σχήµα 6.15: Αποσύνθεση δευτέρου επιπέδου των applets

Στο Σχήµα 6.15 απεικονίζεται η αποσύνθεση του πακέτου των applets. Όπως είναι φανερό τα υποσυστήµατα της λογικής όψης που έχουν υλοποιηθεί ως applets είναι: Σύγχρονης Συζήτησης (chat), ∆ιαχείρισης Αρχείων (filemanager), Πελάτης Βάσης ∆εδοµένων (db), Εργαλειοθήκης Μελέτης (study), Συγγραφής Μαθησιακού Υλικού (htmleditor), ∆ιανοµής Μαθησιακού Υλικού (navigator), Ηλεκτρονικού Ταχυδροµείου (email), Αναζήτησης και

∆ιαχείρισης Μεταδεδοµένων (meta), Αξιολόγησης (qti), και Ασπροπίνακα (whiteboard).

announce deliv

calendar

helpdesk

qti user

dlib course

s ysadm in schooladm in

rawdata pack

athena.servlet

Σχήµα 6.16: Αποσύνθεση δευτέρου επιπέδου των servlets

-168-

Στο Σχήµα 6.16 απεικονίζεται η αποσύνθεση του πακέτου των servlets. Στην περίπτωση

∆εδοµένων συγκεκριµενοποιείται σε Εξυπηρετητή της mySQL. Εξάλλου το γενικό πρωτόκολλο RPC (Remote Procedure Call) για την πραγµατοποίηση κλήσεων µεθόδων σε αποµακρυσµένες ψηφίδες έχει αντικατασταθεί από το πρωτόκολλο Remote Method Invocation (RMI) της Java. Τέλος το πρωτόκολλο Open Database Connectivity (ODBC) για τη διασύνδεση µε τη βάση δεδοµένων έχει αντικατασταθεί µε το αντίστοιχο πρωτόκολλο JDBC της γλώσσας προγραµµατισµού Java.

6.9 6 Υλοποίηση προτύπων στο πρωτότυπο .

Στην ενότητα 6.7, έγινε συζήτηση για τη συνολική αντιστοίχηση των προτύπων µαθησιακής τεχνολογίας στις ψηφίδες της αρχιτεκτονικής αναφοράς που προτείνεται στη διατριβή αυτή.

Μια οποιαδήποτε λογισµική αρχιτεκτονική ενός Σ∆Μ που αποτελεί στιγµιότυπο της αρχιτεκτονικής αναφοράς, όπως είναι και η αρχιτεκτονική του Σ∆Μ «Αθηνά», πρέπει να υποστηρίζει προφανώς ότι τα ίδια πρότυπα πρέπει να αντιστοιχισθούν στα ίδια υποσυστήµατα, εφόσον αυτά υλοποιηθούν στο υπό ανάπτυξη σύστηµα. Κατά την ανάπτυξη του πρωτοτύπου «Αθηνά» υπήρξαν επισταµένες προσπάθειες να υλοποιηθούν, όσο το δυνατόν περισσότερα διεθνή πρότυπα, προκειµένου να υποστηριχθεί η διαλειτουργησιµότητα µεταξύ του υπό ανάπτυξη Σ∆Μ και άλλων Σ∆Μ. Έτσι υλοποιήθηκαν καταρχήν δύο από τα πρότυπα αυτά: αναπτύχθηκε το Σύστηµα ∆ιαχείρισης Μεταδεδοµένων, σύµφωνα µε το πρότυπο Learning Object Metadata της IEEE LTSC [IEEE LTSC 2001b], καθώς και το Σύστηµα Αξιολόγησης σύµφωνα µε το πρότυπο Question and Testing Interoperability του οργανισµού IMS [IMS 2002d]. Βρίσκονται επίσης υπό υλοποίηση ακόµα τρία πρότυπα µαθησιακής τεχνολογίας: το πρότυπο IMS Learning Design[IMS 2002e] που υλοποιείται στο σύστηµα Παράδοσης Μαθησιακού Υλικού, και τα πρότυπα IMS Learner Information and Package [IMS 2002f] και IMS Competency Definition[IMS 2002g], που υλοποιούνται στο σύστηµα ∆ιαχείρισης Σχολής.

Αν και η συντριπτική πλειοψηφία των µαθησιακών προτύπων δεν έχουν ακόµα ψηφιστεί ως επίσηµα πρότυπα, αλλά είναι υπό διαρκή εξέλιξη, ο σκοπός της υιοθέτησης τους σε ένα τόσο αρχικό στάδιο, ήταν η διερεύνηση της εφικτότητας υλοποίησής τους στις ψηφίδες του αρχιτεκτονικού πρωτοτύπου. Εξάλλου, όπως θα διαφανεί στο επόµενο κεφάλαιο, που αφορά την αξιολόγηση της αρχιτεκτονικής, το κριτήριο της τροποποιησιµότητας επιτυγχάνεται σε υψηλό βαθµό, ώστε να επιτρέψει την εύκολη ενσωµάτωση των αλλαγών στις επόµενες εκδόσεις των προτύπων απροβληµάτιστα στο υπό ανάπτυξη σύστηµα.

-170-

6.10 Τι έπεται

Στο κεφάλαιο αυτό αποτυπώθηκε η αρχιτεκτονική αναφοράς ενός Συστήµατος ∆ιαχείρισης της Μάθησης, σύµφωνα µε το πρότυπο 1471-2000 της IEEE. Στο επόµενο κεφάλαιο παρουσιάζεται η υλοποίηση της αρχιτεκτονικής αυτής σε ένα αρχιτεκτονικό πρωτότυπο.

7 Το αρχιτεκτονικό πρωτότυπο

«Αθηνά»

“In theory, there is no difference between theory and practice; In practice, there is.”

Chuck Reid

Στο κεφάλαιο αυτό παρουσιάζεται το λογισµικό σύστηµα «Αθηνά», το οποίο είναι ένα αρχιτεκτονικό πρωτότυπο, δηλαδή υλοποιεί τις αρχιτεκτονικά σηµαντικές σχεδιαστικές αποφάσεις. Το πρωτότυπο αυτό έχει ως στόχο τη διερεύνηση της εφικτότητας της προτεινόµενης αρχιτεκτονικής αναφοράς για Σ∆Μ καθώς και την αξιολόγηση των ποιοτικών προδιαγραφών της.

7.1 Από την αρχιτεκτονική στο πρωτότυπο

Η περιγραφή της αρχιτεκτονικής είναι µια οπτική, ολιστική άποψη του συστήµατος, αλλά δεν είναι τίποτα παραπάνω από µια αφηρηµένη οντότητα. Προκειµένου να αξιολογήσουµε την εν λόγω αρχιτεκτονική αναφορικά µε τα ποιοτικά χαρακτηριστικά που υποστηρίζει, πρέπει να την υλοποιήσουµε σε ένα λειτουργικό, χειροπιαστό σύστηµα. Ως εκ τούτου, η αρχιτεκτονική ενός λογισµικού συστήµατος πρέπει να συνοδεύεται από το Αρχιτεκτονικό Πρωτότυπο, το οποίο υλοποιεί τις πλέον σηµαντικές σχεδιαστικές αποφάσεις, σε επίπεδο αρχιτεκτονικής, και µάλιστα σε τέτοιο βαθµό ώστε να είναι δυνατή η επικύρωσή τους, δηλαδή ο έλεγχος και η µέτρησή τους [Kruchten 1998, Bosch 2000, Clements et al. 2002].

Το αρχιτεκτονικό πρωτότυπο είναι το πιο σηµαντικό προϊόν της αναπτυξιακής διαδικασίας µαζί µε την ίδια την περιγραφή της αρχιτεκτονικής, που απεικονίζει τις αρχιτεκτονικές αποφάσεις και µας βοηθάει στην εξέλιξη και σταθεροποίηση της αρχιτεκτονικής.

Προκειµένου λοιπόν να αξιολογηθεί και να επικυρωθεί η προτεινόµενη αρχιτεκτονική, κατασκευάστηκε ένα πρωτότυπο Σύστηµα ∆ιαχείρισης της Μάθησης, που ονοµάστηκε

«Αθηνά». Η πρωταρχική απόφαση σχετικά µε το πρωτότυπο ήταν η επιλογή της πλατφόρµας πάνω στην οποία θα υλοποιούνταν το λογισµικό σύστηµα. Συγκεκριµένα το

δίληµµα, αφορούσε την επιλογή ανάµεσα στην τεχνολογία της Java και εκείνη της Microsoft. Η τελική απόφαση ήταν να υλοποιηθεί το πρωτότυπο, χρησιµοποιώντας Java και όχι την τεχνολογία της Microsoft γιατί:

η Java στηρίζεται σε µια εικονική µηχανή (virtual machine), δηλαδή υποστηρίζει τη µεταφερσιµότητα, ενώ η τεχνολογία της Microsoft όχι.

η Java είναι µια τεχνολογία ανοικτή η οποία στηρίζεται σε πρότυπα που δηµιουργούνται από τη διεθνή κοινότητα (Java Community Process) και οι υλοποιήσεις της γλώσσας γίνονται από πολλούς κατασκευαστές σε αντίθεση µε τη Microsoft που είναι κλειστή, ιδιοκτησιακή τεχνολογία που ανήκει σε µια εταιρεία.

Οι διάφορες ψηφίδες του αρχιτεκτονικού πρωτοτύπου, ανάλογα µε τη λειτουργία τους και το αν βρίσκονται στον πελάτη ή στον εξυπηρετητή έχουν διαφορετική υπόσταση και συγκεκριµένα είναι:

Applets, για τα υποσυστήµατα που ήταν αναγκαίο να τοποθετηθούν στην πλευρά του πελάτη λόγω της εντατικής αλληλεπίδρασης χρήστη-συστήµατος, όπως π.χ. το σύστηµα διαχείρισης των µεταδεδοµένων.

Servlets και Java Server Pages, για τα υποσυστήµατα στην πλευρά του εξυπηρετητή, δηλαδή το µεγαλύτερο µέρος του συστήµατος.

Java Beans, για την υλοποίηση κυρίως επαναχρησιµοποιήσιµων ψηφίδων της Γραφηµατικής ∆ιαπροσωπείας Χρήστη (Graphical User Interface).

Enterprise Java Beans, για την υλοποίηση ψηφίδων συνεδρίας (session components) αλλά και επίµονων επιχειρησιακών αντικειµένων (persistent business objects).

Χρησιµοποιήθηκαν κυρίως τα Application Programming Interfaces (APIs) από τα εξής πακέτα της γλώσσας Java:

JFC/Swing, για την κατασκευή της γραφηµατικής διαπροσωπείας χρήστη.

RMI, για την επικοινωνία µεταξύ αντικειµένων που βρίσκονται σε διαφορετικές εικονικές µηχανές, π.χ. ο πελάτης µε τον εξυπηρετητή σύγχρονης κειµενικής συνδιάσκεψης.

JDBC, για την επικοινωνία των διαφόρων υποσυστηµάτων µε το Σύστηµα

∆ιαχείρισης Βάσης ∆εδοµένων.

2D Graphics, για την υλοποίηση γραφικών αναπαραστάσεων, όπως π.χ. τα γραφήµατα του συστήµατος παραγωγής στατιστικών στοιχείων.

-174-

Εκτός από τα παραπάνω APIs, χρησιµοποιήθηκαν βέβαια τα APIs της γλώσσας για τη δηµιουργία των applets, servlets, JSP κ.λπ., άλλα και διάφορα άλλα µικρότερης εµβέλειας, όπως τα Reflection, Java Media Framework, Java Activation Framework, SAX.

Η γλώσσα eXtensible Markup Language (XML), χρησιµοποιήθηκε ως η γλώσσα αναπαράστασης δεδοµένων που δεν υπήρχε λόγος να αποθηκεύονται στη βάση δεδοµένων.

Για παράδειγµα χρησιµοποιήθηκε στο Υποσύστηµα ∆ιαχείρισης των Μεταδεδοµένων, όπου εξάγονται ή εισάγονται σύνολα µεταδεδοµένων ως XML αρχεία που συµµορφώνονται µε το πρότυπο IEEE LTSC LOM.

Η υλοποίηση ενός αρχιτεκτονικού πρωτοτύπου εξ ορισµού δίνει έµφαση στην κατασκευή όλων των ψηφίδων που είναι σηµαντικές, από τη σκοπιά της αρχιτεκτονικής και κατ’

επέκταση όσων ψηφίδων ακόµα θεωρηθούν απαραίτητες ώστε να είναι δυνατό να αξιολογηθεί το σύστηµα αναφορικά µε τα ποιοτικά χαρακτηριστικά που υποστηρίζει [Clements et al. 2002]. Επιλέχθηκαν λοιπόν από το σύνολο των ψηφίδων εκείνες που συνθέτουν ένα σύνολο ικανό για να αξιολογηθεί. Συνολικά, ένα ποσοστό 75% του ολικού αριθµού των ψηφίδων έχουν υλοποιηθεί ή αποκτήθηκαν από τρίτους κατασκευαστές και έχουν τεθεί σε λειτουργία. Πιο συγκεκριµένα και αναφορικά µε τη στρωµατική αρχιτεκτονική που αναλύθηκε στο προηγούµενο κεφάλαιο, οι ψηφίδες που ευρέθησαν από τρίτους κατασκευαστές είναι:

Tο σύστηµα Resin [http://wwww.caucho.com/], ως WWW Server and servlet engine.

Ο Microsoft Internet Explorer [http://www.microsoft.com/], ως WWW browser, συνοδευόµενος από το Sun Java 1.3.1 plug-in [http://java.sun.com/], ώστε να υφίσταται η εικονική µηχανή Java στον πελάτη.

Το σύστηµα ProFTPD [http://www.proftpd.net/], ως FTP Server.

Το σύστηµα SendMail [http://www.sendmail.org/], ως Mail Server.

Το σύστηµα mySQL [http://www.mySQL.com/], ως Σύστηµα ∆ιαχείρισης Σχεσιακών Βάσεων ∆εδοµένων (Relational Database Management System), συνοδευόµενο από τον αντίστοιχο οδηγό JDBC.

To Microsoft Netmeeting [http://www.microsoft.com/], ως πελάτης Συνδιάσκεψης βίντεο και ήχου (Audio/Video Conferencing client).

Η Sun Java Run Time Environment [http://java.sun.com/] ως εικονική Μηχανή Java στον εξυπηρετητή.

Από την άλλη µεριά, κάποιες ψηφίδες έπρεπε να υλοποιηθούν από την αρχή. Κατά την κατασκευή των ψηφίδων αυτών, δόθηκε έµφαση στο να παρέχουν τη σωστή λειτουργικότητα,

ενώ η αισθητική της γραφηµατικής διαπροσωπείας χρήστη είχε δευτερεύουσα σηµασία. Ο βαθµός πληρότητας των ψηφίδων αυτών σε ορισµένες περιπτώσεις δεν έφτασε το 100%, καθώς ο σκοπός των ψηφίδων αυτών ήταν να καταστεί δυνατή η αξιολόγηση του συστήµατος και όχι να προσφερθεί πλήρης λειτουργικότητα. Η αποπεράτωση των ψηφίδων αυτών θα επιτευχθεί µε τη χρήση των αποτελεσµάτων της αξιολόγησης. Οι ψηφίδες που υλοποιήθηκαν εξ’ αρχής είναι οι εξής:

Κύριο υποσύστηµα (Main Subsystem).

∆ιαχείριση Χρηστών (User management).

Συγγραφή Μαθησιακού Υλικού (Courseware authoring).

Παράδοση Μαθησιακού Υλικού (Courseware delivery), υποσύστηµα πελάτη

∆ιαχείριση Τάξης (Course management).

Αναζήτηση (Searching).

Αξιολόγηση (Assessment).

Γραφείο Υποστήριξης Χρηστών (Help desk).

Πελάτης Βάσης ∆εδοµένων (Database client).

∆ιαχείριση «ακατέργαστων» ∆εδοµένων (Raw data management).

∆ιαχείριση επιχειρησιακών αντικειµένων (Business objects management).

∆ιαχείριση Αρχείων (File management), το υποσύστηµα πελάτη.

∆ιαχείριση Μεταδεδοµένων (Metadata management).

Ηµερολόγιο (Calendar).

∆ιαχείριση Επικοινωνίας (Communication management) - για τη σύγχρονη και ασύγχρονη επικοινωνία, όπως µε ηλεκτρονικό ταχυδροµείο (e-mail), σύγχρονη συζήτηση (chat), βήµατα συζήτησης (discussion fora), ανακοινώσεις (announcements), διαµοιραζόµενο ασπροπίνακα.

Σύστηµα πρόσβασης στη βάση δεδοµένων (Data Store Access).

7.2 Ενδεικτικά υποσυστήµατα του αρχιτεκτονικού πρωτοτύπου

Στις επόµενες ενότητες παρατίθενται ορισµένες εικόνες από τα πιο χαρακτηριστικά υποσυστήµατα του αρχιτεκτονικού πρωτοτύπου, τα οποία διαθέτουν γραφηµατική διαπροσωπεία χρήστη (graphical user interface).

-176-

7.2.1 Υποσύστηµα ταυτοποίησης χρήστη

Το υποσύστηµα ταυτοποίησης χρήστη είναι µέρος του υποσυστήµατος ∆ιαχείρισης Χρηστών (User Management) που ανήκει στο πρώτο επίπεδο αποσύνθεσης. Εφόσον ο χρήστης έχει εγγραφεί στο σύστηµα, εισάγει το όνοµα χρήστη (username) και τον κωδικό πρόσβασης (password) στην αρχική φόρµα του συστήµατος, όπως φαίνεται στο Σχήµα 7.1.

Το υποσύστηµα επαληθεύει τα στοιχεία του χρήστη και ο χρήστης εισάγεται στο Σ∆Μ. Στη συνέχεια το υποσύστηµα εµφανίζει την οθόνη επιλογής µαθηµάτων όπου ο χρήστης µπορεί να επιλέξει το µάθηµα που επιθυµεί από λίστα µαθηµάτων στα οποία είναι εγγεγραµµένος.

Σχήµα 7.1: Αρχική οθόνη εισόδου στο σύστηµα

7.2.2 Υποσύστηµα αυτό-αξιολόγησης

Το υποσύστηµα αυτο-αξιολόγησης είναι µέρος του υποσυστήµατος Αξιολόγησης (Assessment) που ανήκει στο πρώτο επίπεδο αποσύνθεσης. Το υποσύστηµα αυτό δίνει τη δυνατότητα στους καθηγητές να δηµιουργούν ερωτήσεις αυτο-αξιολόγησης και να τις οργανώνουν σε διαγωνίσµατα ή εξετάσεις. Το υποσύστηµα αυτό-αξιολόγησης συµµορφώνεται πλήρως µε το πρότυπο Question and Testing Interoperability του οργανισµού IMS [IMS 2002d], συνεπώς αυτόµατα καθίσταται συµβατό όλα τα συστήµατα δηµιουργίας ασκήσεων που ακολουθούν το ίδιο πρότυπο, προσφέροντας έτσι διαλειτουργησιµότητα και µεταφερσιµότητα (interoperability and portability) στα τεστ που δηµιουργεί. ∆ηλαδή το υποσύστηµα αυτό έχει τη δυνατότητα είτε να εξάγει είτε να εισάγει XML αρχεία, τα οποία συµµορφώνονται πλήρως µε το πρότυπο αυτό. Αυτά που εξάγει µπορούν να χρησιµοποιηθούν από άλλα Σ∆Μ, ενώ αυτά που εισάγει έχουν προφανώς

δηµιουργηθεί από τρίτους. Το σύστηµα λοιπόν δίνει τη δυνατότητα δηµιουργίας και φυσικά εκτέλεσης τεστ που περιέχουν ερωτήσεις διαφόρων τύπων όπως π.χ. ερωτήσεις πολλαπλής επιλογής, ερωτήσεις σωστού-λάθους κ.λπ., υποστηρίζοντας ακόµα και την εισαγωγή πολυµεσικών στοιχείων στις ασκήσεις (εικόνες, video, ήχο). Καλύπτει έτσι ένα ευρύ φάσµα τύπων τεστ ώστε να πληροί τις ανάγκες διαφορετικών µαθηµάτων και µορφών αξιολόγησης και να καθιστά εφικτή τη δηµιουργία οποιουδήποτε τεστ που παραδοσιακά γινόταν στο χαρτί. Και όπως προαναφέρθηκε, το υποσύστηµα έχει τη δυνατότητα να εξάγει ή να εισάγει

«πακέτα» ερωτήσεων, µε τη µορφή XML αρχείων. Στο Σχήµα 7.2 φαίνεται η διαδικασία δηµιουργίας ερωτήσεων από τους καθηγητές, ενώ στο Σχήµα 7.3 φαίνεται η εκτέλεση ενός τεστ αυτοαξιολόγησης από τους µαθητές.

Σχήµα 7.2: ∆ηµιουργία ερωτήσεων αυτο-αξιολόγησης από το δάσκαλο

-178-

Σχήµα 7.3: Εκτέλεση ενός τεστ αυτο-αξιολόγησης από το µαθητή

7.2.3 Υποσύστηµα παρουσίασης στατιστικών στοιχείων

Το υποσύστηµα παρουσίασης στατιστικών στοιχείων είναι µέρος του υποσυστήµατος

∆ιαχείρισης Χρηστών (User Management) που ανήκει στο πρώτο επίπεδο αποσύνθεσης. Το υποσύστηµα αυτό κρατάει στοιχεία για όλους τους χρήστες, σχετικά µε την πλοήγηση στους διάφορους πόρους, και έχει τη δυνατότητα να αναλύσει τα στοιχεία αυτά και να παρουσιάσει γραφικές παραστάσεις τους. Έτσι οι καθηγητές έχουν τη δυνατότητα να παρακολουθούν ποιοι µαθησιακοί πόροι προτιµούνται από τους µαθητές περισσότερο και ποιοι λιγότερο, ώστε να κάνουν τις απαραίτητες διορθώσεις στους λιγότερο δηµοφιλείς. Επίσης οι καθηγητές µπορούν να παρακολουθούν την πρόοδο των µαθητών, µε την έννοια ότι ελέγχουν αν χρησιµοποιούν τους διατιθέµενους πόρους. Από την άλλη, κάποιος χρήστης-µαθητής θέλει να δει ποιες σελίδες έχει προσπελάσει µέχρι την παρούσα στιγµή ενώ ο διαχειριστής του συστήµατος θέλει να δει το συνολικό αριθµό των επισκέψεων που δέχτηκε συνολικά το σύστηµα, καθώς και ποιοι χρήστες το έχουν επισκεφθεί. Στο Σχήµα 7.4 φαίνεται µια γραφική παράσταση των πέντε περισσότερο δηµοφιλών µαθησιακών πόρων µιας συγκεκριµένης εβδοµάδας.

Σχήµα 7.4: Παρουσίαση στατιστικών στοιχείων

7.2 4 Υποσύστηµα διαχείρισης µεταδεδοµένων .

Το υποσύστηµα διαχείρισης µεταδεδοµένων είναι µέρος του υποσυστήµατος Αναζήτησης (Searching) που ανήκει στο πρώτο επίπεδο αποσύνθεσης. Οι χρήστες του «Αθηνά» έχουν πρόσβαση σε ένα εξελιγµένο υποσύστηµα διαχείρισης δεδοµένων που περιγράφουν µαθησιακούς πόρους, δηλαδή Μεταδεδοµένα Μαθησιακών Αντικειµένων, που ακολουθεί το πρότυπο IEEE LTSC Learning Object Metadata (LOM) [IEEE LTSC 2001b]. Αυτό όπως έχει προαναφερθεί είναι ο δεύτερος σηµαντικός άξονας του αρχιτεκτονικού πρωτοτύπου που υποστηρίζει τη διαλειτουργησιµότητα. Συγκεκριµένα οι καθηγητές και οι συγγραφείς µαθησιακού υλικού χρησιµοποιούν ένα περιβάλλον εισαγωγής µεταδεδοµένων στη βάση δεδοµένων, διαγραφής µεταδεδοµένων από τη βάση δεδοµένων, εξαγωγής µεταδεδοµένων σε XML αρχεία και επισκόπησης των µεταδεδοµένων που υπάρχουν τόσο στη βάση δεδοµένων όσο και σε XML αρχεία, όπως φαίνεται στο Σχήµα 7.6. Επίσης όλοι οι χρήστες του Σ∆Μ έχουν πρόσβαση σε ένα περιβάλλον αναζήτησης µεταδεδοµένων στη βάση δεδοµένων, χρησιµοποιώντας συγκεκριµένα πεδία του µοντέλου δεδοµένων του προτύπου LOM, όπως φαίνεται στο Σχήµα 7.5.

-180-

Σχήµα 7.5: Σύστηµα διερεύνησης µεταδεδοµένων

Σχήµα 7.6: Σύστηµα αναζήτησης µεταδεδοµένων

7.2 5 Υποσύστηµα σύγχρονης κειµενικής συνδιάσκεψης.

Το υποσύστηµα σύγχρονης κειµενικής συνδιάσκεψης είναι µέρος του υποσυστήµατος

∆ιαχείρισης Επικοινωνίας (Communication Management) που ανήκει στο πρώτο επίπεδο αποσύνθεσης. Η σύγχρονη κειµενική συνδιάσκεψη είναι από τις πλέον δηµοφιλείς µεθόδους επικοινωνίας σε ένα Σ∆Μ καθώς επιτρέπει τόσο τη χρήσιµη και εποικοδοµητική συζήτηση γύρω από εκπαιδευτικά θέµατα όσο και µια µορφή κοινωνικότητας ανάµεσα στους χρήστες του συστήµατος. Το υποσύστηµα Σύγχρονης Κειµενικής Συνδιάσκεψης της «Αθηνάς»

παρέχει στο χρήστη λίστα µε τα "δωµάτια συζήτησης" (συζητήσεις για κάποιο θέµα) που είναι αυτή τη στιγµή ανοικτά και τον αριθµό και τα ονόµατα των συνοµιλητών που συµµετέχουν στο καθένα. Ο χρήστης έχει τη δυνατότητα κάθε στιγµή να εισέρχεται και να εξέρχεται στα διάφορα δωµάτια και να επικοινωνεί µε όλους ή κάποιους από τους υπόλοιπους συνοµιλητές. Ένα στιγµιότυπο του συστήµατος απεικονίζεται στο Σχήµα 7.7.

-182-

Σχήµα 7.7: Παράδειγµα σύγχρονης κειµενικής συνδιάσκεψης (chat)

7.2.6 Υποσύστηµα πελάτη βάσης δεδοµένων

Το υποσύστηµα πελάτη βάσης δεδοµένων (Database client) ανήκει στο πρώτο επίπεδο αποσύνθεσης. Το υποσύστηµα αυτό επαναχρησιµοποιείται από διάφορα άλλα υποσυστήµατα του στρώµατος Ειδικής Εφαρµογής που προσπελαύνουν δεδοµένα από τη Βάση ∆εδοµένων.

Το υποσύστηµα αυτό αναλαµβάνει να διεκπεραιώσει τη σύνδεση µε τη σχεσιακή βάση δεδοµένων, την οπτική παρουσίαση των αποτελεσµάτων που προκύπτουν από την εκτέλεση κάποιου SQL Query στη βάση αυτή, υπό µορφή πίνακα, την εισαγωγή στοιχείων στη Β∆ και διάφορες άλλες οπτικές λειτουργίες όπως η ταξινόµηση των στοιχείων του πίνακα, η ρύθµιση των στηλών κ.λπ. Ένα παράδειγµα παρουσίασης αποτελεσµάτων από ερωτήµατα στη βάση δεδοµένων φαίνεται στο Σχήµα 7.8.

Σχήµα 7.8: Πελάτης Βάσης ∆εδοµένων

7.2 7 Υποσύστηµα συγγραφής ιστοσελίδων.

Το υποσύστηµα συγγραφής ιστοσελίδων είναι µέρος του υποσυστήµατος Συγγραφής Μαθησιακού Υλικού (Courseware authoring) που ανήκει στο πρώτο επίπεδο αποσύνθεσης.

Το υποσύστηµα αυτό της «Αθηνάς» ικανοποιεί την απαίτηση που υπάρχει για ένα εύχρηστο εργαλείο ανάπτυξης ιστοσελίδων µε χρήση της γλώσσας HTML, το οποίο να είναι ενσωµατωµένο στο Σ∆Μ. Ο χρήστης του υποσυστήµατος συγγραφής ιστοσελίδων, που απεικονίζεται στο Σχήµα 7.9 εισάγει τον κώδικα HTML σε µορφή κειµένου ASCII χαρακτήρων εκµεταλλευόµενος τις διευκολύνσεις και δυνατότητες που αυτό του προσφέρει για σύνταξη κειµένου και για χρήση HTML. Συγκεκριµένα ο χρήστης µπορεί να εισάγει τα tags του κώδικα HTML µε γραφικό τρόπο, αντί να τα πληκτρολογεί. Επίσης µπορεί να αποθηκεύει αυτό το κείµενο σαν αρχείο και να το επανακτήσει όποτε αυτός θελήσει και βέβαια έχει τη δυνατότητα να ελέγξει τη συντακτική ορθότητα του HTML κειµένου καθώς και τη δυνατότητα προεπισκόπησης της ιστοσελίδας. Το πλεονεκτήµατα χρήσης ενός τέτοιου εργαλείου είναι ότι ο χρήστης:

δεν είναι υποχρεωµένος να έχει στην κατοχή του ένα εµπορικό σύστηµα τρίτου κατασκευαστή για να συντάσσει τις ιστοσελίδες του,

δε φεύγει καθόλου από το περιβάλλον του Σ∆Μ για να

είναι σίγουρος για τη συµβατότητα της σελίδας του µε τους περιηγητές ιστού καθώς παράγει έγκυρο HTML κώδικα.

-184-

Σχήµα 7.9: Σύστηµα συγγραφής ιστοσελίδων

7.2.8 Υποσύστηµα υποβολής εκφωνήσεων και παραδοτέων

Το υποσύστηµα υποβολής εκφωνήσεων και παραδοτέων είναι µέρος του υποσυστήµατος Αξιολόγησης (Assessment) που ανήκει στο πρώτο επίπεδο αποσύνθεσης. Το υποσύστηµα αυτό παρέχει τη δυνατότητα υποβολής εκφωνήσεων εργασιών από τους καθηγητές αλλά και υποβολής παραδοτέων από τους µαθητές. ∆ηλαδή οι καθηγητές µπορούν να παρουσιάζουν στο διαδίκτυο τις απαιτούµενες εργασίες προς εκπόνηση, οι µαθητές µπορούν να στέλνουν τις απαντήσεις τους ηλεκτρονικά και ύστερα να επιστρέφονται τα παραδοτέα από τους καθηγητές διορθωµένα. Οι συναλλαγές αυτές θα πρέπει να εξασφαλίζουν την ασφάλεια των δεδοµένων. Φυσικά ορίζονται και οι απαραίτητες προθεσµίες παράδοσης για τις εργασίες.

Στο Σχήµα 7.10 φαίνεται η εισαγωγή της εκφώνησης ενός παραδοτέου από τον καθηγητή.

Σχήµα 7.10: ∆ηµιουργία και υποβολή εκφώνησης παραδοτέου

7.2 9 Υποσύστηµα ηµερολογίου .

Το υποσύστηµα ηµερολογίου (Calendar) ανήκει στο πρώτο επίπεδο αποσύνθεσης. Οι χρήστες της «Αθηνάς» χρησιµοποιούν το ηµερολόγιο για προφανείς λόγους, δηλαδή για να σηµειώνουν τις ηµεροµηνίες, στις οποίες αναµένεται να συµβεί κάτι σχετικό µε τα διάφορα µαθήµατα. Για παράδειγµα οι καθηγητές γράφουν στο ηµερολόγιο τις ηµεροµηνίες υποβολής των διαφόρων παραδοτέων, ώστε να τις κοιτούν οι µαθητές, ενώ οι ίδιοι οι µαθητές ενδεχοµένως να σηµειώνουν τις ηµεροµηνίες συνάντησης των οµάδων για συζητήσεις στις οµαδικές εργασίες. Ένα στιγµιότυπο του συστήµατος αυτού φαίνεται στο Σχήµα 7.11.

-186-

Σχήµα 7.11: Ηµερολόγιο

7.2.10 Υποσύστηµα ανακοινώσεων

Το υποσύστηµα ανακοινώσεων είναι µέρος του υποσυστήµατος ∆ιαχείρισης Επικοινωνίας (Communication Management) που ανήκει στο πρώτο επίπεδο αποσύνθεσης. Το υποσύστηµα αυτό συµπληρώνει το ηµερολόγιο καθώς βοηθάει αρκετά στον συντονισµό όλων των συντελεστών ενός µαθήµατος, καθώς εκεί µπορούν να προβάλλονται προθεσµίες εργασιών, ώρες εργαστηρίων, ώρες µαθήµατος κ.λπ. Οι ανακοινώσεις εµφανίζονται φυσικά ανά µάθηµα και έχουν συγκεκριµένο χρόνο ζωής, µετά την πάροδο του οποίου διαγράφονται από τη βάση δεδοµένων. Στο Σχήµα 7.12 φαίνεται η διαδικασία εισαγωγής µιας ανακοίνωσης από τον καθηγητή αλλά και µια ο τρόπος που παρουσιάζονται οι ανακοινώσεις ανά µάθηµα.

Σχήµα 7.12: Συγγραφή και επεξεργασία ανακοινώσεων

7.2 11 Υποσύστηµα γραφείου υποστήριξης χρηστών .

Το υποσύστηµα γραφείου υποστήριξης χρηστών (helpdesk) είναι µέρος του υποσυστήµατος

∆ιαχείρισης Επικοινωνίας (Communication Management) που ανήκει στο πρώτο επίπεδο αποσύνθεσης. Οι µαθητές χρησιµοποιούν το υποσύστηµα αυτό για τη διατύπωση ερωτηµάτων σχετικών µε µαθήµατα στα οποία είναι εγγεγραµµένοι, και επιπλέον ενηµερώνονται από το Σ∆Μ κάθε φορά που κάποιος από τους διδάσκοντες ή βοηθούς των µαθηµάτων προσθέσει µια νέα απάντηση σε κάποιο από τα ερωτήµατά που έχουν διατυπώσει κατά το παρελθόν. Φυσικά µπορούν να ανατρέξουν σε κατάλογο των προηγούµενων ερωτηµάτων τους και να εξετάσουν τις απαντήσεις που τους είχαν δοθεί. Οι διδάσκοντες και οι βοηθοί τους χρησιµοποιούν το υποσύστηµα γραφείου υποστήριξης χρηστών καταρχήν για να ενηµερώνονται για νέα ερωτήµατα προς αυτούς από τους µαθητές και να αποστέλλουν απαντήσεις. Επιπλέον, έχουν τη δυνατότητα να εξετάσουν αρχείο των ερωτηµάτων που έχουν διατυπωθεί προηγούµενα από µαθητές καθώς και να προωθούν ερωτήµατα προς τους βοηθούς του µαθήµατος.

-188-

Σχήµα 7.13: ∆ιάφορες οθόνες του συστήµατος γραφείου υποστήριξης χρηστών

7.3 Τι έπεται

Στο κεφάλαιο αυτό παρουσιάστηκε το λογισµικό σύστηµα «Αθηνά», το οποίο είναι ένα αρχιτεκτονικό πρωτότυπο, δηλαδή υλοποιεί την αρχιτεκτονική αναφοράς για Συστήµατα

∆ιαχείρισης της Μάθησης που παρουσιάστηκε στο προηγούµενο κεφάλαιο. Το αρχιτεκτονικό πρωτότυπο θα χρησιµοποιηθεί στην αξιολόγηση της αρχιτεκτονικής αναφορικά µε τα ποιοτικά χαρακτηριστικά του συστήµατος που αναλύεται στο επόµενο κεφάλαιο.

-190-

8 Αξιολόγηση της αρχιτεκτονικής

“Doveryai no proveryai” (να εµπιστεύεσαι αλλά να επαληθεύεις) ρώσικη παροιµία

”Information necessitating a change of design will be conveyed to the designer after and only after the design is complete (Often called the ‘Now they tell us’ law)”

Fyfe’s first law of Revision

Στο κεφάλαιο αυτό περιγράφεται η αξιολόγηση της προτεινόµενης αρχιτεκτονικής αναφοράς, σύµφωνα µε ένα συγκεκριµένο πλαίσιο αξιολόγησης. Το πλαίσιο βασίζεται στη διερεύνηση της ικανοποίησης των ποιοτικών χαρακτηριστικών του συστήµατος στο αρχιτεκτονικό πρωτότυπο που κατασκευάστηκε. Ιδιαίτερη έµφαση δίνεται στο συµβιβασµό µεταξύ των διαφόρων ποιοτικών χαρακτηριστικών µεταξύ τους µε στόχο το βέλτιστο συνδυασµό τους για την περίπτωση ενός Σ∆Μ.

8.1 Η αρχιτεκτονική διασφαλίζει την ποιότητα των Σ∆Μ

Τα Συστήµατα ∆ιαχείρισης της Μάθησης (Σ∆Μ) που χρησιµοποιούνται σήµερα, είναι είτε εµπορικά πακέτα (π.χ. WebCT, Blackboard, Intralearn), είτε λογισµικά συστήµατα κατά παραγγελία κατασκευασµένα για να υπηρετήσουν µαθησιακές ανάγκες συγκεκριµένων οργανισµών. Μάλιστα, τα τελευταία χρόνια παρατηρείται µια προτίµηση προς τη δεύτερη κατηγορία, δηλαδή οι περισσότεροι οργανισµοί ή εταιρίες έχουν µια τάση να αναπτύξουν το δικό τους Σ∆Μ για τις δικές τους συγκεκριµένες ανάγκες. Ωστόσο, η ποιότητα των συστηµάτων που κατασκευάζονται είναι στις περισσότερες περιπτώσεις φτωχή, µε συνέπεια την αναποτελεσµατικότητα των συστηµάτων αυτών, στο να καλύψουν τις µαθησιακές ανάγκες για τις οποίες προορίζονται. Η σχεδίαση και ανάπτυξη των Σ∆Μ βασίζεται, στο µεγαλύτερο µέρος της, στην ικανοποίηση ορισµένων λειτουργικών προδιαγραφών, όπως είναι η δηµιουργία και διάθεση του µαθησιακού υλικού, η επικοινωνία και η συνεργασία µεταξύ των διαφόρων ανθρώπων, η διαχείριση των δεδοµένων των οργανισµών, κ.λπ. Σε αντίθεση, οι ποιοτικές προδιαγραφές των Σ∆Μ, όπως π.χ. η διαλειτουργησιµότητα και η

συντηρησιµότητα, συχνά παραβλέπονται και υποτιµούνται. Αυτό οφείλεται κυρίως στο Szyperski 1999, Eriksson and Penker 2000, Clements et al. 2002]. Συνεπώς η µέτρηση των ποιοτικών χαρακτηριστικών πρέπει να επιτελείται µε βάση την αρχιτεκτονική των

αρχιτεκτονικό πρωτότυπο «Αθηνά», που παρουσιάστηκε στο προηγούµενο κεφάλαιο, και το οποίο κατασκευάστηκε για να υλοποιήσει τις πλέον αρχιτεκτονικά σηµαντικές αποφάσεις. Τα συµπεράσµατα που απορρέουν από τη διαδικασία αξιολόγησης, αφορούν την ακριβή αποτίµηση κάθε κριτηρίου, συνοδευόµενο φυσικά από την απαραίτητη δικαιολόγηση.

Εξίσου σηµαντική είναι η τεκµηρίωση του συµβιβασµού που επιχειρείται µεταξύ των ποιοτικών χαρακτηριστικών καθώς αυτά είναι πολύ στενά συνδεδεµένα και είτε συγκρούονται είτε αλληλοϋποστηρίζονται.

8.2 Πλαίσιο αξιολόγησης

Το µείζον ερώτηµα που τίθεται στην αξιολόγηση των αρχιτεκτονικών είναι το πώς θα αξιολογηθούν τα ποιοτικά χαρακτηριστικά από αυτές, εφόσον δεν είναι χειροπιαστά προϊόντα αλλά αφηρηµένα σχέδια που προήλθαν από το µυαλό των αρχιτεκτόνων. Μια λύση είναι να µετρηθούν τα ποιοτικά χαρακτηριστικά αφού η αρχιτεκτονική µετουσιωθεί σε ένα πλήρως υλοποιηµένο σύστηµα. Ωστόσο υπάρχει ένα προφανές µειονέκτηµα στην προσέγγιση αυτή: συνήθως απαιτεί τόσο τεράστιες ποσότητες πόρων για να επανα-κατασκευαστεί το σύστηµα για την καλύτερη κάλυψη των ποιοτικών προδιαγραφών, που είναι µη ρεαλιστική [Bosch 2000]! ∆ηλαδή είναι υπερβολικά ακριβό να διορθωθεί ένα σύστηµα που έχει ήδη ολοκληρωθεί και συνεπώς πρέπει να βρεθεί ένας τρόπος να αξιολογηθούν τα ποιοτικά χαρακτηριστικά του συστήµατος πριν αυτό κατασκευαστεί.

Η απάντηση στο πρόβληµα αυτό είναι οι τεχνικές αξιολόγησης των αρχιτεκτονικών, που έχουν σχεδιαστεί ειδικά για το σκοπό της αξιολόγησης των ποιοτικών χαρακτηριστικών πριν τη φάση της υλοποίησης των συστηµάτων. Συνεπώς οι τεχνικές αυτές δεν αποτιµούν τα ποιοτικά χαρακτηριστικά ενός πραγµατικού συστήµατος, αλλά µετρούν τη δυνατότητα που έχει µια αρχιτεκτονική για να τα ικανοποιήσει. Για το σκοπό αυτό, όπως προαναφέρθηκε στο Κεφάλαιο 2 η οµάδα του Ινστιτούτου Τεχνολογίας Λογισµικού στο πανεπιστήµιο Carnegie Mellon, µε επικεφαλή τον Len Bass, προτείνουν τη µέθοδο των αρχιτεκτονικών επιθεωρήσεων (architecture reviews), όπως επίσης και την Μέθοδο Ανάλυσης της Λογισµικής Αρχιτεκτονικής (Software Architecture Analysis Method, ή SAAM) [Kazman et al. 1996, Bass et al. 1998]. Από την ίδια οµάδα στο [Kazman et al. 2000] η Μέθοδος Ανάλυσης Αρχιτεκτονικού Συµβιβασµού (Architectural Tradeoff Analysis Method ή ATAM) εξετάζει το συµβιβασµό µεταξύ των διαφόρων ποιοτικών χαρακτηριστικών στην αρχιτεκτονική αξιολόγηση. Τέλος στο [Clements et al. 2002]

επιχειρούν µια ενδελεχή συγκριτική παρουσίαση των µεθόδων αξιολόγησης αρχιτεκτονικών SAAM, ATAM και ARID. Ο Jan Bosch στο [Bosch 2000], εντοπίζει τις ακόλουθες τεχνικές για την αξιολόγηση των αρχιτεκτονικών λογισµικού αναφορικά µε τα ποιοτικά χαρακτηριστικά:

Αξιολόγηση µε βάση το σενάριο (Scenario-based evaluation) – για την αξιολόγηση ενός συγκεκριµένου ποιοτικού χαρακτηριστικού, δηµιουργείται ένα σύνολο από σενάρια που έχουν ως σκοπό τη µέτρηση του συγκεκριµένου χαρακτηριστικού. Για παράδειγµα το χαρακτηριστικό της µεταφερσιµότητας µπορεί να αξιολογηθεί, δηµιουργώντας ένα σενάριο, σύµφωνα µε το οποίο δοκιµάζεται η εγκατάσταση του συστήµατος σε διαφορετικές πλατφόρµες εκτέλεσης και αξιολογείται ο βαθµός επιτυχίας των εγκαταστάσεων αυτών.

Προσοµοίωση (Simulation) – όπου τα κύρια µέρη µιας εφαρµογής αναπτύσσονται, ενώ τα υπόλοιπα απλά προσοµοιώνονται, παρέχοντας ένα συνολικά εκτελέσιµο πρωτότυπο του συστήµατος. Κατά συνέπεια το σύστηµα που αξιολογείται είναι µια πλήρης υλοποίηση του λογισµικού συστήµατος, σε υψηλό επίπεδο αφαίρεσης.

Αρχιτεκτονικό πρωτότυπο (architectural prototype) - µια µεθοδος που µοιάζει αρκετά µε την προσοµοίωση. Στη µέθοδο αυτή µόνο µερικά σηµαντικά µέρη του συστήµατος υλοποιούνται και εκτελούνται ενώ τα υπόλοιπα απλώς αγνοούνται. Η µέθοδος αυτή, όπως εκείνη της προσοµοίωσης είναι πιο κατάλληλες για την αξιολόγηση των ποιοτικών χαρακτηριστικών που µπορούν να µετρηθούν κατά το χρόνο εκτέλεσης του συστήµατος.

Μαθηµατική Μοντελοποίηση (Mathematical modeling) – όπου ειδικά µαθηµατικά µοντέλα σχεδιάζονται και υλοποιούνται µε κάποιο φορµαλισµό, ώστε να αξιολογηθούν συγκεκριµένα ποιοτικά χαρακτηριστικά. Αυτά συνήθως αφορούν την εκτέλεση του συστήµατος, όπως είναι η απόδοση.

Αξιολόγηση βασισµένη στην εµπειρία (Experience-based assessment) – η οποία είναι µάλλον µια διαισθητική προσέγγιση, βασισµένη στις προηγούµενες εµπειρίες του αρχιτέκτονα, συνοδευόµενες φυσικά µε την κατάλληλη ορθολογιστική επιχειρηµατολογία. Αν και δεν πρόκειται για µια αυστηρή, φορµαλιστική µέθοδο, είναι µια προσέγγιση που χρησιµοποιείται αρκετά συχνά στην πράξη, καθώς η εµπειρία των αρχιτεκτόνων, ειδικά σε συγκεκριµένες περιοχές, είναι ανεκτίµητη.

Τι ακριβώς µετράνε όµως οι παραπάνω τεχνικές, δηλαδή ποια είναι τα ποιοτικά χαρακτηριστικά που αξιολογούν; Υπάρχει µια πληθώρα τέτοιων που έχουν προταθεί από διάφορες πηγές, ερευνητικούς κύκλους, ακόµα και διεθνή πρότυπα [ΙΕΕΕ 1993, ISO/IEC 1993]. Ευτυχώς, αυτά τα ποιοτικά χαρακτηριστικά που έχουν προταθεί, περιστρέφονται γύρω από τις ίδιες ακριβώς έννοιες, έστω και αν τους δίνονται διαφορετικά ονόµατα. Ο πλέον περιεκτικός και ακριβής κατάλογος των ποιοτικών αυτών χαρακτηριστικών δίνεται στο [Bass et al. 1998], όπου τρεις διαφορετικές κατηγορίες τέτοιων χαρακτηριστικών δίνονται:

-194-

1. Ποιοτικά χαρακτηριστικά του συστήµατος αισθητά κατά το χρόνο εκτέλεσης (system quality attributes discernable at runtime):

a. Απόδοση (performance) – η απόκριση του συστήµατος, δηλαδή ο χρόνος που απαιτείται για την απόκριση σε γεγονότα που διεγείρουν το σύστηµα ή ο αριθµός των γεγονότων που επεξεργάζονται από το σύστηµα σε κάποιο χρονικό διάστηµα. Αυτή η ιδιότητα εξαρτάται κυρίως από την επικοινωνία και αλληλεπίδραση µεταξύ των ψηφίδων. Η απόδοση συνήθως εκφράζεται ως αριθµός δοσοληψιών (transactions) ανά µονάδα χρόνου ή ως το χρονικό διάστηµα που χρειάζεται για να ολοκληρωθεί µια δοσοληψία.

b. Ασφάλεια (security) – η ικανότητα του συστήµατος να αντισταθεί σε µη εξουσιοδοτηµένες προσπάθειες χρήσης του αλλά και άρνησης υπηρεσιών (denial of service), διατηρώντας τη δυνατότητα να παρέχει υπηρεσίες στους νόµιµους χρήστες. Αυτό το ποιοτικό χαρακτηριστικό µπορεί να ενισχυθεί µε την ενσωµάτωση εξειδικευµένων ψηφίδων στο σύστηµα όπως είναι οι εξυπηρετητές πιστοποίησης (authentication servers).

c. ∆ιαθεσιµότητα (availability) – το ποσοστό του χρόνου που το σύστηµα βρίσκεται σε κατάσταση κανονικής λειτουργίας. Η διαθεσιµότητα υπολογίζεται από το χρονικό διάστηµα µεταξύ των διαδοχικών καταστάσεων µη λειτουργίας του συστήµατος, καθώς και από το πόσο γρήγορα µπορεί το σύστηµα να ανακτήσει την κανονική του λειτουργία µετά από βλάβη. Μπορεί να επαυξηθεί, µε την εγκατάσταση αντιγράφων των κρίσιµων ψηφίδων και συνδετήρων του συστήµατος που αναλαµβάνουν καθήκοντα όταν οι πρωταρχικές σταµατήσουν να λειτουργούν. Επίσης είναι αρκετά σηµαντικό να παρακολουθείται στενά το σύστηµα από κάποιο ανεξάρτητο πρόγραµµα, ώστε έγκαιρα να διαγνωσθεί κάποια βλάβη. Τέλος το χαρακτηριστικό αυτό εξαρτάται από το διαχωρισµό των ευθυνών (separation of concerns) µεταξύ των ψηφίδων αλλά και από την τροποποιησιµότητα του συστήµατος. Ένα αρκετά παρόµοιο χαρακτηριστικό είναι αυτό της αξιοπιστίας (reliability), που ορίζεται ως η δυνατότητα του συστήµατος να συνεχίσει να λειτουργεί κατά την πάροδο του χρόνου.

2. Ποιοτικά χαρακτηριστικά του συστήµατος µη αισθητά κατά το χρόνο εκτέλεσης ή αναπτυξιακά χαρακτηριστικά (System quality attributes not discernable at runtime or development qualities):

a. Τροποποιησιµότητα (modifiability) – η δυνατότητα να γίνονται αλλαγές στο σύστηµα γρήγορα και οικονοµικά. Το χαρακτηριστικό αυτό που είναι γνωστό και ως

συντηρησιµότητα (maintainability), εξαρτάται σε µεγάλο βαθµό από την τοπικότητα της αλλαγής (locality of change), δηλαδή από το πόσο τοπικά µια αλλαγή επηρεάζει γενικά το σύστηµα. Κατ’ επέκταση εξαρτάται από την ενθυλάκωση της λειτουργικότητας σε ψηφίδες και στη σύζευξη µεταξύ των ψηφίδων διαµέσου εξαρτήσεων.

b. Μεταφερσιµότητα (portability) – η ικανότητα να εκτελείται το σύστηµα σε διαφορετικά υπολογιστικά περιβάλλοντα, όσον αφορά τόσο το υλικό όσο και το λογισµικό. Εξαρτάται από την ύπαρξη ενός στρώµατος που παρεµβάλλεται ανάµεσα στην εφαρµογή και στο περιβάλλον.

c. Ολοκληρωσιµότητα (integrability) – η δυνατότητα να συντεθεί το σύστηµα από ψηφίδες που κατασκευάστηκαν χωριστά, ώστε αυτό να δουλεύει σωστά. Ρυθµίζεται από τον καθορισµό των διαπροσωπειών των ψηφίδων, καθώς επίσης και τον διαχωρισµό των ευθυνών (separation of concerns) µεταξύ τους. Μια ειδική περίπτωση της ολοκληρωσιµότητας είναι η (διαλειτουργησιµότητα interoperability): η ικανότητα ενός συστήµατος να επικοινωνήσει και να συνεργαστεί µε ένα άλλο σύστηµα.

d. Επαναχρησιµοποίηση (reusability) – η δυνατότητα να επαναχρησιµοποιηθεί η σχεδίαση του συστήµατος ή ακόµα και ένα µέρος της υλοποίησης του σε µελλοντικές εφαρµογές. Έχει σχέση µε το πόσο συζευγµένη είναι κάθε ψηφίδα µε τις υπόλοιπες, δηλαδή οι χαλαρά συζευγµένες ψηφίδες είναι πιο επαναχρησιµοποιήσιµες καθώς δεν έχουν πολλές εξαρτήσεις µε τις υπόλοιπες. Επίσης η τροποποιησιµότητα του συστήµατος ενισχύει την επαναχρησιµοποίηση.

e. Ελεγξιµότητα (testability) – η ευκολία µε την οποία ένα σύστηµα αποκαλύπτει τα σφάλµατα του µέσω δοκιµασιών εκτέλεσης. Καθορίζεται από το επίπεδο της τεκµηρίωσης της αρχιτεκτονικής του συστήµατος, το διαχωρισµό των ευθυνών που έχει επιτευχθεί καθώς και από το βαθµό ενθυλάκωσης.

8.3 Η αξιολόγηση των ποιοτικών χαρακτηριστικών

Το πλαίσιο αξιολόγησης που χρησιµοποιήθηκε για τους σκοπούς της διατριβής είναι βασισµένο στις µεθόδους και στα ποιοτικά χαρακτηριστικά, που παρουσιάστηκαν στην προηγούµενη παράγραφο. Συγκεκριµένα, οι µέθοδοι που χρησιµοποιήθηκαν είναι:

Ένας συνδυασµός της αξιολόγησης µε βάση το αρχιτεκτονικό πρωτότυπο και της αξιολόγησης µε βάση το σενάριο. Η µέθοδος αυτή, επιλέχθηκε διότι έχει τη

-196-

δυνατότητα να αξιολογεί αποτελεσµατικά τα ποιοτικά χαρακτηριστικά που είναι αισθητά κατά το χρόνο εκτέλεσης. Εφαρµόζεται εξετάζοντας το αρχιτεκτονικό πρωτότυπο σε λειτουργία και δηµιουργώντας σενάρια στα οποία διερευνώνται συγκεκριµένα ποιοτικά χαρακτηριστικά. Με τα σενάρια αυτά είναι δυνατό να µετρηθεί είτε ποιοτικά είτε ποσοτικά η επίδοση του πρωτοτύπου αναφορικά µε τα διάφορα χαρακτηριστικά.

Η εµπειρική αξιολόγηση που συνοδεύεται βέβαια από την κατάλληλη επιχειρηµατολογία. Η µέθοδος αυτή επιλέχθηκε γιατί είναι η πιο κατάλληλη για αποτίµηση των αναπτυξιακών χαρακτηριστικών. Εφαρµόζεται εξετάζοντας την ίδια την αρχιτεκτονική περιγραφή και όχι κάποια υλοποίηση πρωτοτύπου του συστήµατος.

Όπως έχει ήδη αναφερθεί στο κεφάλαιο 2, οι τεχνικές αξιολόγησης SAAM και ATAM, που προτείνονται από το Ινστιτούτο Τεχνολογίας Λογισµικού, είναι ιδιαίτερα αναλυτικές και απαιτούν, εκτός από µια ανεξάρτητη οµάδα αξιολόγησης, τη συµµετοχή όλων των µελών της αναπτυξιακής οµάδας, δηλαδή του αρχιτέκτονα, των προγραµµατιστών, των συντηρητών (maintainers), των ολοκληρωτών (integrators), των δοκιµαστών (testers) κ.λπ. Στα πλαίσια της διατριβής αυτής, η εφαρµογή µιας τέτοιας µεθόδου ήταν αδύνατη, εφόσον όλους αυτούς τους ρόλους αλλά και το ρόλο του αξιολογητή τους είχε αναλάβει ένας και µόνο άνθρωπος.

Για το λόγο αυτό αποφασίστηκε να εφαρµοσθεί η αξιολόγηση µε βάση τις γενικές και άτυπες τεχνικές που προτείνει ο Bosch. Κατά συνέπεια η αποτίµηση στις περισσότερες περιπτώσεις ήταν ποιοτική και όχι ποσοτική καθώς δεν έχουν ακόµα προταθεί µετρικές για τις τεχνικές αυτές [Bosch 2000].

8.3.1 Ποιοτικά χαρακτηριστικά του συστήµατος αισθητά κατά το χρόνο εκτέλεσης

1. Απόδοση (performance) – το χαρακτηριστικό αυτό διακυβεύεται από την χρήση του αρχιτεκτονικού µορφήµατος ‘στρωµατικά συστήµατα’ (layered systems), το οποίο αν και βοηθάει στο να γίνει το σύστηµα ευέλικτο και τροποποιήσιµο, συνεπάγεται και αρκετή απώλεια χρόνου λόγω της επικοινωνίας µεταξύ των ψηφίδων. Εποµένως η απόδοση περιορίζεται λόγω της στρωµατικής φύσης του συστήµατος. Η χρήση της γλώσσας Java έχει επίσης µια δυσµενή συνέπεια στην απόδοση, καθώς είναι µια ερµηνευόµενη (interpreted) γλώσσα σε αντίθεση µε άλλες τεχνολογίες του Παγκόσµιου Ιστού. Ωστόσο η ενσωµάτωση ενός µεγάλου µέρους της λειτουργικότητας στη µεριά του πελάτη, δηλαδή η υλοποίηση ενός βαρέως πελάτη (thick client) µε Java applets, αντισταθµίζει την κατάσταση λόγω της περιορισµένης επικοινωνίας πελάτη-εξυπηρετητή. Τα συµπεράσµατα αυτά επικυρώθηκαν και από την εκτέλεση του συστήµατος. Οι ψηφίδες που έχουν υλοποιηθεί ως applets, έχουν µέτρια απόδοση, ενώ εκείνες που έχουν

υλοποιηθεί στην πλευρά του εξυπηρετητή έχουν σχετικά ικανοποιητική ταχύτητα. Για παράδειγµα το υποσύστηµα Ασπροπίνακα που εκτελείται ως Java applet και κάνει χρήση γραφικών έχει σχετικά αργή επίδοση. Αντίθετα το υποσύστηµα Ανακοινώσεων που έχει υλοποιηθεί µε τη χρήση Java servlets είναι αρκετά γρήγορο. Κάποιες µικρές καθυστερήσεις παρατηρήθηκαν µόνο κατά την εκτέλεση λειτουργιών αναζήτησης στη βάση και διαχείρισης των αρχείων του συστήµατος. Συµπερασµατικά το χαρακτηριστικό αυτό αξιολογείται ως µέτρια ικανοποιητικό στο υπό ανάπτυξη Σ∆Μ.

2. Ασφάλεια (security) – το µοναδικό µέτρο πρόνοιας που λήφθηκε για τη βελτίωση της ασφάλειας του συστήµατος ήταν η επιλογή των ports επικοινωνίας να µην είναι τα κοινά HTTP ports. Από την άλλη κανένα µέτρο δεν πάρθηκε για επιθέσεις άρνησης υπηρεσιών (denial of service) ή πλαστών IP διευθύνσεων. Σε µερικές δοκιµές που έγιναν για την αντοχή του WWW server σε επιθέσεις άρνησης υπηρεσιών, ο WWW server γρήγορα τέθηκε εκτός λειτουργίας. Εποµένως το σύστηµα είναι µάλλον ευάλωτο σε επιθέσεις.

3. ∆ιαθεσιµότητα (availability) – Σύµφωνα µε το µοντέλο υλοποίησης (implementation model) της αρχιτεκτονικής, υπάρχουν 7 διαφορετικά υποσυστήµατα-εξυπηρετητές (application server, WWW server and servlets engine, FTP server, E-mail server, RDBMS, Chat server, Whiteboard server) και είναι όλα ανεξάρτητα µεταξύ τους.

Συνεπώς η βλάβη σε κάποιον εξυπηρετητή δεν επηρεάζει τη λειτουργία των υπολοίπων.

Φυσικά αν σταµατήσουν να λειτουργούν ο application server και ο WWW server, τα υπόλοιπα υποσυστήµατα θα συνεχίσουν να δουλεύουν αλλά δεν έχει νόηµα η λειτουργία ενός Σ∆Μ χωρίς πρόσβαση στον Παγκόσµιο Ιστό. Οι οδηγίες καλής πρακτικής υποδεικνύουν τη διασπορά των εξυπηρετητών σε διαφορετικούς σταθµούς εργασίας, οπότε η πρόκληση βλάβης σε έναν από αυτούς τους σταθµούς, θα άφηνε τους υπόλοιπους ανεπηρέαστους. Αν και έτσι βελτιώνεται περαιτέρω η διαθεσιµότητα του συστήµατος, υπάρχει µια ανεπιθύµητη συνέπεια: αυξάνεται ο φόρτος της επικοινωνίας µεταξύ των διαφορετικών σταθµών εργασίας και συνεπώς επιβαρύνεται η απόδοση του συστήµατος. Από την άλλη δεν υπάρχουν εφεδρικές ψηφίδες που µπορούν να αναλάβουν δράση όταν οι πρωταρχικές σταµατήσουν να λειτουργούν λόγω κάποιας βλάβης. Κατά την εκτέλεση του συστήµατος επιχειρήθηκε η δοκιµασία της διαθεσιµότητας µε την απενεργοποίηση των διαφόρων εξυπηρετητών κατά τη διάρκεια λειτουργίας των διαφόρων υποσυστηµάτων. Σε καµία περίπτωση η λειτουργία των διαφόρων υποσυστηµάτων δεν επηρεάστηκε από την παύση λειτουργίας των εξυπηρετητών που δεν αφορούσαν τα ίδια τα υποσυστήµατα. Συµπερασµατικά, το σύστηµα έχει µέτρια διαθεσιµότητα.

-198-

In document PhD (pagina 37-0)