Виртуальный музей-библиотека “Научные школы РТ” как образовательная интернет-среда

Сулейманов Джавдет Шевкетович

академик АН РТ, д.т.н., директор НИИ “Прикладная семиотика”,

профессор, зав. каф. “Информационные технологии в образовании”

Казанский (Приволжский) Федеральный Университет

e-mail: dvdt.slt@gmail.com

Шакирова Диляра Мансуровна

канд. хим. наук, вед. научн. сотр. НИИ”Прикладная семиотика” АН РТ

e-mail: shdilyara_m@mail.ru

Гильмуллин Ринат Абрекович

к.ф.-м.н., зав. отделом когнитивных исследований НИИ”Прикладная
семиотика”, доц.

Казанский (Приволжский) Федеральный Университет

e-mail: rinatgilmullin@gmail.com

“Прикладная семиотика” АН РТ, г.Казань, 420111, ул.Баумана, 20

Казанский (Приволжский) Федеральный Университет,

420008, г.Казань, ул.Кремлевская, 18

(843) 292-49-49

ipsanrt@mail.ru

Аннотация

В статье представлены  подходы к созданию виртуального музея-библиотеки «Научные школы РТ», включающего архивные научные труды, статьи, переписку, творческие материалы, фото-, видео - материалы, воспоминания научной элиты в разные исторические периоды,  современные информационные интерактивные ресурсы (форумы, видеоконференции, интерактивные модели, обучающие курсы). Наиболее эффективной с точки зрения не только информационной и историко-мемуарной, а скорее обучающей, научно-учебной и проектной деятельности школьников, студентов и аспирантов является блок моделирования научных идей каждого ученого и интерактивный обучающий модуль на основе проблем и достижений конкретной научной школы.

In the article there are described methods and approaches to creation of information system - the virtual museum-library "Scientific schools of Tatarstan Republic", including archival materials (proceedings, articles, correspondence, creative materials, a photo - video - materials, memoirs of scientific elite during the different historical periods), and also modern information interactive resources (forums are offered,  videoconferences, the interactive models and training courses). The most effective from the point of view not only informative and historical, but more as educative, scientific-learning and project activity for students, post-graduate students is a block of scientific ideas modeling and interactive educational module based on problems of each scientific schools.

Ключевые слова

интерактивные модели и обучающие курсы, виртуальный музей-библиотека, обучающая интернет-среда, информационная система, электронная библиотека, виртуальный музей, научное и культурное наследие, научно-учебная и проектная деятельность, тезаурус,  интерактивный ресурс

the interactive models and training course, the virtual museum-library, training Internet environment, information system, scientific and cultural heritage, scientific-learning and project activity, thesaurus, interactive resources.

 Введение

В мае 2012 года прошли очередные Четвертые Махмутовские чтения в Казани. В данном специализированном выпуске собраны статьи, подготовленные на основе докладов, посвященных различным аспектам образования и информационных технологий. Работы ученых продолжают тематику,  которая обсуждалась на предыдущих Махмутовских чтениях и опубликована в [1].

В последние десятилетия наблюдается стремительный рост объема информации,  существующей в электронной форме или создаваемой в этой форме для последующего выпуска печатных, аудио-, видео- и прочих изданий. В России объем информации, содержащийся только в официально зарегистрированных базах данных, превышает весь объем информации,  хранимой в Российской государственной библиотеке. В условиях формирования глобального информационного пространства чрезвычайно важным становится обеспечение доступа к социально-значимой информации, в первую очередь, научного, образовательного и культурного характера.  Для реализации этого формируется новый класс информационных систем, предназначенных для управления электронными информационными  ресурсами - электронные библиотеки (ЭБ). Кроме того, наметилось новое направление в сохранении и визуализации культурного, исторического и научного наследия – создание виртуальных музеев (ВМ). Большинство из них позволяет виртуально путешествовать по экспозициям реальных музеев, но появились и более сложные системы, сочетающие в себе виртуальный музей и электронную библиотеку.

Информационная система поддержки специализированного виртуального музея-библиотеки (ВМБ) «Научные школы РТ» позволяет реализовать систематизацию, сохранение, пропаганду научных достижений и культурного наследия РТ, а также служит уникальным источником самообразования и раннего приобщения к самым эффективным научным достижениям, проверенным временем.

В данной статье представлены подходы к отбору контента и архитектура системы поддержки ВМБ с описанием функциональных модулей. Это - продвинутый многоязычный поиск по информационным единицам на основе многоязычных классификаторов, словарей и тезаурусов по различным научным направлениям; лингвистическое обеспечение, предоставляющее возможность обработки, представления и научного исследования письменных текстов на естественном языке;  интерактивные модели общения и учебно-научная среда (форумы, дискуссии, образовательные ресурсы, видеоконференции, динамичные научные модели и т.п.). Все это вместе создает научно-образовательно-культурную Интернет–среду, доступную пользователям разного уровня и возраста.

Анализ проблемы и постановка задачи

В последние два десятилетия во всех развитых странах  ведется преобразование в электронную форму печатных источников, т.е. создание Электронных (цифровых) библиотек, которые еще называют  “библиотека без границ”, “библиотека без стен” или “виртуальная библиотека”. Исторически сложилось так, что национальные и международные телекоммуникационные сети были созданы на Западе несколько раньше, чем наработан электронный ресурс. Поэтому акцент в создании Электронных библиотек сейчас делается на формировании массивов машиночитаемых данных и обеспечении удобного доступа к ним. Особое место в ряду электронных библиотек занимают библиотеки научно-образовательной тематики. Самыми яркими примерами данной отрасли являются крупнейшие издательские дома «Elsevier», «Springer». В России же образовательные электронные библиотеки ознаменовали специальным термином — электронно-библиотечная система.

Впервые понятие «электронная библиотека» появилось в зарубежных публикациях в середине 80-х годов. С тех пор было несколько десятков определений, двенадцать из которых рассмотрены К.Вигурским в [2]. Одно из определений дано в работе [3] и представляется нам наиболее обобщенным.

Электронная библиотека — информационная система, позволяющая надежно сохранять и эффективно использовать разнообразные коллекции электронных документов (текстовых, изобразительных, звуковых, видео и др.), локализованных в самой системе, а также доступных ей через телекоммуникационные сети.

Другие авторы дают некоторые уточнения к определению ЭБ, связанные с развитием, как самой идеи,  так и средств реализации  [4]:

«Электронная библиотека - это тематически ориентированная (или структурированная иным образом) среда доступа к удаленным или локальным электронным ресурсам, способная обслуживать электронными ресурсами локальных или удаленных пользователей».

«Электронная библиотека - это локальные или распределенные электронные ресурсы, объединенные единой идеологией структуризации и доступа.

Главным отличием ЭБ от прочих видов информационных систем является способность ЭБ накапливать,  использовать,  распространять информацию в виде документов, книг, статей и т.п.  Из-за относительной новизны этого понятия  определения достаточно условны и постоянно дополняются. Можно выделить несколько ключевых признаков электронных библиотек  [5]:

·    ЭБ является компьютерной системой и все управление ресурсами производится при помощи приложений, работающих на компьютере;

·    система находится во всемирном информационном пространстве  - взаимодействие с системой возможно через сеть на любом уровне (пользовательском, служебном, административном);

·    система хранит не только данные (т.е. документы), но и метаданные, т.е. данные о данных (о содержимом документов и об их структуре);

·    система хранит данные различного рода, например, текст, изображения, видео и др., и может представлять данные в различных форматах, например, HTML, PDF и т.п.;

·    данные хранятся в структурированном и как можно более систематизированном виде;

·    система каталогизирует всю хранимую в ней информацию по единому унифицированному формату;

·    существуют различные способы доступа к данным — просмотр, поиск, импорт, экспорт.

Разрабатываемые в настоящее время ЭБ базируются на  передовых достижениях веб-технологий (платформа XML, Symantec Web, языки описания онтологий, RDF/RDFS, OWL и др.), технологий баз данных, текстового поиска (полнотекстовый поиск, модели семантического поиска, новые подходы текстового поиска в web), методов представления и обнаружения знаний, технологий создания и поддержки электронных публикаций и т.д.

В России, несмотря на обширные теоретические исследования в этой области, результаты которых освещаются, в частности, в научном электронном журнале «Электронные библиотеки» [6] и на  конференциях по тематике ЭБ (серия конференций RCDL «Электронные библиотеки: перспективные методы и технологии, электронные коллекции» [7]), законченных практических реализаций «коробочных версий»  систем ЭБ мало.

За рубежом практических реализаций подобных систем достаточно много, известны крупные проекты (проекты ассоциации DELOS [8]) по созданию эталонной модели ЭБ и стандартов их разработки.  Если говорить о «коробочных решениях» подобных систем, то известны такие системы, как DSpace [9], ePrints [10], GreenStone [11] и Fedora [12]. Электронная библиотека «ELSA» [13] - единственное российское  свободно распространяемое решение для ЭБ. Известны и крупные проекты по созданию научных ЭБ - eLibrary [14], общероссийский математический портал Math-Net.Ru [15].

Характерной особенностью дальнейшего развития проектов  ЭБ является создание в США «Института Музеев и Библиотек»,  отражающее тенденцию объединения музеев и библиотек в их электронных версиях.

Поскольку темой нашей работы является описание подходов и способов реализации виртуального музея – библиотеки, остановимся на объяснении понятия «виртуальный музей» различными авторами.

Виртуальный музей (вебсайт-музей) — тип веб-сайта, оптимизированный для экспозиции музейных материалов. Представленные материалы могут быть из самых различных областей: от предметов искусства и исторических артефактов до виртуальных коллекций и фамильных реликвий. Виртуальные музеи за счёт применения интернет-технологий предлагают решение таких традиционных музейных проблем, как хранение, безопасность, обеспечение широкого, быстрого и лёгкого доступа к экспонатам. [16].

Первые музеи в виде веб-сайтов стали появляться в Интернете в 1991 году. Сначала виртуальные музеи были сайтами реальных музеев, но вскоре стали появляться и персональные вебсайт-музеи. Логика проста: если дом может стать дом-музеем, то домашняя страница может стать страницей-музеем. Первый персональный вебсайт- музей, назвавший себя таковым, появился в 1994 году.  В 2001 году ICANN выделил специальный домен высшего уровня —  museum [17].

В современном Интернете существуют два типа музейных сайтов, которые делятся на:

1)  представительства реально существующих музеев и

2)  собственно виртуальные музеи,

но называются все они пока одинаково: виртуальные музеи [18].  

Первая особенность виртуального музея второго типа заключается в том, что такого музея физически не существует, но все же это музей, т.к. он основан на реальных экспонатах, документах и имеет свою собственную структуру.

Вторая особенность связана с тем, то разработчики каждого ВМ самостоятельно выбирают структуру и способы реализации музея.

Третья особенность заключается в том, что «посетитель» музея «общается с ним один на один и сам устанавливает с ним (ВМ) личные отношения, погружается в новую реальность, которую он сам воссоздает в своем сознании.» Именно в «новой реальности» виртуального музея человек из зрителя превращается в участника этой «новой реальности [20].

Основные критерии [19-21], которым должны удовлетворять виртуальные музеи, - это:

1)  репрезентативность и содержательность виртуальной экспозиции, исключающие искажение фактов, которые могут привести к предвзятому представлению об истории, эпохе;

2)  многослойность представленной информации, подходящей для разных профессиональных, возрастных и образовательных категорий пользователей;

3)  интуитивно ясный и дружественный пользовательский интерфейс.

В нашей работе объединены функционально виртуальный музей и электронная библиотека, которые названы нами «виртуальный музей - библиотека» (ВМБ).

Виртуальный музей-библиотека  — тип веб-сайта, оптимизированный для накопления, сохранения,  использования и  распространения информации в виде документов, книг, статей, изобразительных, звуковых, фото- и видеоматериалов, включая экспозиции реальных музейных материалов. Представленные материалы могут быть из самых различных областей: от предметов искусства и исторических артефактов до виртуальных коллекций и визуализации научных явлений и экспериментов. Жизнеспособность ВМБ обеспечивается  наличием интерактивных компонентов типа форумов, имитационных моделей научных теорий и открытий, сочетания исторических и современных информационных источников.

В качестве технологической основы информационной системы поддержки ВМБ «Научные школы РТ» нами используется методология создания электронных коллекций в рамках информационных систем и электронных коллекций. Данная технология обеспечивает раздельное хранение и презентацию данных, разграничение доступа к информационным ресурсам и к полнотекстовым базам данных, создаваемых на сервере, и позволяет организовать авторизованный доступ к данным.

С точки зрения образовательной и научно-учебной ценности ВМБ, создаваемого нами на примере научной школы академика М.И.Махмутова, представляют интерес сайты нобелевских лауреатов [22]. Они включают в себя моделирование научных открытий, физических, химических и др. явлений, а также интерактивный образовательный ресурс (рис.1), который содержит 46 учебных продуктов, 29 из которых являются интерактивными игровыми моделями разного рода и степени сложности.

Рис.1. Интерактивный образовательный раздел веб-сайта

нобелевских лауреатов

 

Концепция отбора содержания ВМБ

Одной из самых сложных задач создания исторически достоверного, увлекательного, научно-обоснованного и полезного для людей разного возраста, типа, профессии виртуального музея является отбор  информации. При построении концепции контента музея нами используются  подходы, разработанные историками, библиографами, писателями для мемуарной литературы. Так, в отличие от обезличенной «правды» документа предлагается личная история,  биография конкретных людей, живших  в определенные исторические периоды. Story при этом главенствует над History, на смену универсальному опыту приходит опыт индивидуальный. Последний является личностной моделью для обучения и подражания молодежи.

В исследовании разработана интегрированная контент - модель, в которой используются следующие принципы: авторская индивидуальность и субъективность текстов; сочетание воспоминаний с летописями; информационная насыщенность за счет научных текстов, выступлений автора в реальном времени событий; достоверность характеристик известных личностей, с которыми работал и общался ученый за счет комментариев энциклопедического характера; визуализация событий благодаря введению фотографий, фильмов, видео-рядов (рис.2).

Рис.2. Главная страница виртуального музея-библиотеки «Научные школы РТ»

Архитектура информационной системы поддержки ВМБ «Научные школы РТ»

Методы, технологии и средства, приведенные в архитектуре информационной системы «Научные школы РТ» (рис.2), выбраны с учетом  технических требований к системе на основе открытых программных обеспечений.

Описание: Схема_ВМБ (2)

Рис.3. Архитектура информационной системы поддержки ВМБ

Система  управления контентом (CMS)

CMS (Content management system) используется для организации  процесса создания, редактирования и управления контентом. За основу выбрана одна из наиболее популярных в настоящее время систем управления контентом – Drupal  (open-source CMS) [23], позволяющая реализовать такого рода глобальные проекты и имеющая возможность интеграции дополнительных модулей для работ с видео-, аудио-контентом,  с поисковым движком sphinx и модуля для интеграции с социальными сервисами. В данной системе управления контентом используются также следующие технологии: скриптовый язык PHP версии 5.3; СУБД MySQL версии 5.1 – система управления базами данных, которая является самой распространённой среди используемых веб-приложениями [24]; и Веб-сервер Apache 2 и Веб-сервер Nginx, являющийся высокопроизводительным асинхронным сервером.

Модуль поиска документов

Модуль предназначен для простого и быстрого поиска информации по библиотеки и включает модуль для работы специализированной системы с результатами работы системы полнотекстового поиска Sphinx Search. В модуле используются следующие технологии: скриптовый язык PHP версии 5.3; система полнотекстового поиска c открытым исходным кодом Sphinx Search версии 0.9.9 [25] и СУБД MySQL версии 5.1.

Модуль поддержки стриминга контента

Предназначен для воспроизведения медиа контента (аудио и видео записей) с любого момента, не дожидаясь загрузки в буфер всего трека/ролика. В этой связи была произведена дополнительные настройки модуля для работы с веб-сервером Nginx.

Интеграция с социальными сервисами

Данный блок предназначен для распространения информации о материалах  виртуального музея через социальные сервисы, который содержит модуль для вывода специальных html элементов на страницах сайтов и использует следующие технологии: скриптовый язык PHP версии 5.3; API предоставляемый Twitter; API предоставляемый Вконтакте и API предоставляемый Facebook.

Модуль поддержки аудио и видео контента

Предназначен для сохранения на сервере медиа-контента, и для  воспроизведении его на веб-страницах, который позволяет использовать API сервисы по конвертированию различных форматов видео и аудио в пригодные для воспроизведения на веб-странице форматы.

Модуль интерактивных образовательных  ресурсов

Предназначен для моделирования научных идей и открытий, динамического управления прототипом научного исследования в конкретной области и выполнения научно-учебных заданий в форме всевозможных интерактивных образовательных упражнений, в том числе в виде игровых моделей.

Модуль обеспечения открытости системы с отдельных модулей

 Предназначен для поддержки отдельных страниц в формате Wiki, которые могут редактироваться посетителями библиотек и авторами публикаций. Используются следующие технологии: скриптовый язык PHP версии 5.3 и  СУБД MySQL версии 5.1.

Организация форумов

Данный блок предназначена для организации обсуждений между посетителями библиотеки и авторами публикаций, проведения проблемных конференций. Состоит из модуля «Форумы». Используются следующие технологии: скриптовый язык PHP версии 5.3; СУБД MySQL версии 5.1.

 

Заключение

Реализованные программные средства и модели работы с ними  в перспективе будут использованы для пополнения электронной коллекции Виртуального музея-библиотеки материалами из научного наследия и достижений ведущих ученых Академии наук РТ. В настоящее время разработана первая версия ВМБ академика М.И.Махмутова, где главное внимание уделено отбору архивных материалов, созданию электронной версии публикаций, фото- и видео-материалов и отработке концепции управления контентом.

Начата подготовка материалов для ВМБ академика Б.M.Галеева. Наличие богатого визуального и звукового рядов ученого, занимавшегося  эффектом светомузыки, позволит создать уникально динамичный  и интерактивный контент и найти новые способы работы с ним.

 

Литература

1.       Шакирова Д.М. Критерии оценки интеллектуального и образовательного потенциалов в информационном обществе. // Международный электронный журнал «Образовательные технологии и общество (Educational Technology & Society)». – 2010. V.13. – №3. –  С.445-455. – ISSN 1436-4522. URL: http://ifets.ieee.org/russian/depository/v13_i3/pdf/11r.pdf (дата обращения: 07.11.2011).

2.       Вигурский К. В., Пильщиков И. А. Фундаментальная электронная библиотека «Русская литература и фольклор» (ФЭБ) // Вопросы интернет-образования. – 2005. Т. 27. URL: http://vio.uchim.info/Vio_27/cd_site/articles/art_1_16.htm (дата обращения: 07.12.2012).

3.       Вигурский К. В., Горный Е. А. Развитие электронных библиотек: мировой и российский опыт, проблемы, перспективы. Интернет и российское общество / Под ред. И. Семенова; Моск. Центр Карнеги. – М.: Гендальф, 2002. – С. 158–188.

4.       Земсков А.И.  Электронные библиотеки и развитие Информационного общества. URL: http://www.elbib.ru/index.phtml?page=elbib/rus/journal/2001/part6/zemskov(дата обращения: 10.01.2013).

5.       Электронные библиотеки, URL: http://www.sbras.ru/Report2006/Report321/node28.html (дата обращения: 10.01.2013).

6.       Российские электронные библиотеки, URL: http://www.elbib.ru (дата обращения: 07.11.2011).

7.       Всероссийская Научная Конференция, URL: http://www.rcdl.ru (дата обращения: 08.11.2011).

8.       Network of Excellence on Digital Libraries, URL: http://www.delos.info (дата обращения: 09.11.2011).

9.       Open source software, URL: http://www.dspace.org (дата обращения: 10.11.2011).

10.    Open Access, URL: http://www.eprints.org (дата обращения: 11.11.2011).

11.    Greenstone digital Library Software, URL: http://www.greenstone.org (дата обращения: 12.11.2011).

12.    Fedora Commons Repository Software, URL: http://www.fedora-commons.org (дата обращения: 12.11.2011).

13.    Открытые библиотечные системы, URL: http://obs.ruslan.ru/?product:ELSA (дата обращения: 13.11.2011).

14.    Научная электронная библиотека, URL: http://www.elibrary.ru (дата обращения: 13.11.2011).

15.    Общероссийский математический портал «Math-Net.ru», URL: www.mathnet.ru (дата обращения: 14.11.2011).

16.    Wikipedia.org/wiki Виртуальный музей (дата обращения: 10.11.2011).

17.    Miller G., Hoffert E., Chen S.E., Blackketter D., Rubin S., Applin S.A., Yim D., Hanan J. The virtual museum: Interactive 3D navigation of a multimedia database // The Journal of Visualization and Computer Animation. — 1992. V. 3. Т. 3. — С. 183-197.

18.    Walczak, K.; Cellary, W.; White, M. Virtual museum exhibitions // Computer. — 2006.  V. 3.  Т. 39. — С. 93 - 95. 

19.    Bowen J. The virtual museum // Museum International. — 2000.  V. 1.  Т. 52. — С. 4-7.

20.    Несговорова Г.П. Виртуальный музей – новая реальность http://www.sati.archaeology.nsc.ru/Home/pub/Data/inf10/?html=ch1062.htm&id=2112 (дата обращения: 20.05.2013).

21.    Кононыхин Н. Музеи в Интернет и виртуальные музеи. 2006 —http://www.marstu.mari.ru8101 (дата обращения: 23.05.2013).

22.    Официальный сайт лауреатов нобелевской премии, URL: www.nobelprize.org

23.    Open source content management platform «Drupal»,  URL: http://drupal.org (дата обращения: 14.11.2011).

24.    Официальный сайт разработчика СУБД MySQL, URL: http://www.mysql.com (дата обращения: 15.11.2011).

25.   «Open Source Search Server», URL: http://sphinxsearch.com (дата обращения: 15.08.2012).