Информационная система "Древнейшее искусство Сибири и Дальнего Востока" - новый научно-образовательный ресурс в Новосибирском государственном университете

В системе образования в высшей школе – основном источнике квалифицированных и конкурентоспособных кадров и базе фундаментальных и прикладных научных исследований, процессу создания и использования информационных технологий принадлежит особая роль. Особенностью системы высшего образования является то, что она выступает, с одной стороны, в качестве потребителя, пользователя, а с другой – создателя информационных технологий, которые впоследствии применяются в самых различных сферах. Развитие информационных технологий обусловило появление новой формы обучения – электронного образования (e-learning), т. е. обучения с использованием информационно-коммуникационных технологий. Основой электронного образования являются электронные образовательные ресурсы [Башмачников А. И., Башмачников И. А., 2003], представленные в электронно-цифровой форме (ГОСТ 52653-2006). В общем случае образовательный ресурс включает в себя структуру, предметное содержание и метаданные о них. Под последними понимается информация об образовательном контенте, характеризующая его структуру и содержание. Электронный образовательный ресурс может включать в себя информацию, сопроводительные данные, программное обеспечение и формы дидактического использования в процессе обучения. Структура, предметное содержание, методы и средства разработки и применения электронного образовательного ресурса определяются его функциональным назначением. Метаданные таких образовательных ресурсов содержат стандартизированную информацию, необходимую для поиска посредством технологической системы обучения. Контент электронного образовательного ресурса, прошедший редакционно-издательскую обработку, имеющий выходные сведения и предназначенный для распространения в неизменном виде, является электронным изданием (ГОСТ 7.60-2003).

Использование электронных средств обучения в учебном процессе в университете позволяет решить ряд дидактических задач: индивидуальное и дифференцированное обучение с учетом интересов студентов; расширение возможностей контроля с обратной связью и диаг- ностикой проблем понимания; осуществление самоподготовки, самоконтроля и самокоррек-ции; повышение эффективности обучения и усиление его мотивации [Хортон У., Хортон К., 2005].

В НГУ с 2015 г. практикуется реализации электронных образовательных ресурсов 1. Развита площадка электронного тестирования и проверки знаний студентов 2, предлагаются различные формы представления знаний в электронном формате.

Электронное учебное или учебно-методическое пособие, предназначенное для использования в образовательном процессе, должно пройти научное, литературное, дизайнерское и техническое редактирование, рецензирование и экспертизу для присвоения официального грифа, определяющего его вид и уровень использования.

Необходимо оговориться о том, что мы понимаем под термином «информационная система». Его официальное определение дано в ст. 2 Федерального закона от 27.07.2006 № 149-ФЗ «Об информации, информационных технологиях и о защите информации». «Информационная система – это совокупность содержащейся в базах данных информации и обеспечивающих ее обработку информационных технологий и технических средств». Таким образом, под данным термином мы понимаем совокупность проверенных данных по источникам (археологическим и библиографическим) и технических средств, способных принимать, обрабатывать, хранить и представлять информацию пользователю в максимально короткие сроки [Горюнов, 2010]. Такие характеристики полностью соответствуют стандарту и целям образования в высшей школе. Предполагается, что этот образовательный сегмент и новые перспективы в развитии образовательных программ по направлению подготовки «Археология и этнография» найдут место в новых ФГОСах, практике образования в НГУ и других университетах и будут способствовать формированию компетенций современного специалиста.

Материалы и обсуждение

В НГУ электронные образовательные ресурсы для гуманитариев в целом и студентов, специализирующихся в области археологии и этнографии, представлены в ограниченном ассортименте (1 учебное пособие, 2 виртуальных музея, один из которых Музей истории НГУ, тестовые разработки по ряду дисциплин). Такая ситуация не может удовлетворять профессиональное сообщество, но решение проблемы находится вне компетенций и желаний отдельных преподавателей.

Контент электронного образовательного ресурса может быть представлен в различных видах.

Первый – это учебник, т. е. издание, содержащее систематическое изложение учебной дисциплины, ее разделов и частей, соответствующих учебной программе. Издание должно быть официально утверждено для использования в образовательном процессе соответствующего уровня образования.

Второй – учебное пособие, т. е. издание, частично или полностью дополняющее или заменяющее учебник и официально утвержденное для использования в образовательном процессе соответствующего уровня образования (например, учебное пособие «Первобытная культура» 3). Ресурс используется в рамках дисциплин «Концептуальная антропология», «Первобытная культура и искусство», «Основы религиоведения», «Основы археологии» и др.

Третий – учебно-методическое пособие, т. е. издание, содержащее материалы по методике преподавания и изучения учебной дисциплины или ее раздела. Частично такие материалы размещаются на площадке el.nsu.ru в виде презентаций материалов лекций, списка рекомендованной литературы, электронных тестов.

Четвертый – учебное наглядное пособие, т. е. издание, как правило, содержащее изобразительные материалы, тексты лекций в помощь изучению и преподаванию. Такой проект был разработан более 20 лет назад в НГУ и представлен веб-ресурсом «Древнее искусство Сибири» 4. Пособие состоит из разделов «Лекции» (авторы текстов – В. Д. Кубарев, В. И. Моло-дин, Н. В. Полосьмак, Л. М. Хаславская и др.), «Фонды» (коллекции изображений музейных предметов и краткие аннотации к ним), «Справочник» (библиография, словари, справочные материалы и т. п.). Ресурс подготовлен с участием ведущих сотрудников ИАЭТ СО РАН и НГУ, но, к сожалению, редко используется в практике преподавания и не имеет официального статуса.

Пятый – практикум, т. е. издание, содержащее практические задания и упражнения, способствующие усвоению пройденного материала (например, электронные тесты по предметам «Основы религиоведения», «Археология каменного века», «Методика организации НИР», расположенные на площадке el.nsu.ru). Тесты содержат не менее 300 заданий, распределенных по частям, соответствующим разделам дисциплины. Они активно используются в практике преподавания и проверки знаний по указанным дисциплинам.

В ряде проектов, реализуемых в рамках лаборатории междисциплинарного исследования первобытного искусства Евразии Гуманитарного института НГУ, сформированы несколько методических объектно-ориентированных блоков, различающихся уровнем детализации и предназначенных для различных целей образовательной и научной деятельности археологов. Например, развитие таких идей нашло отражение в создании 3D-галереи (3d.nsu.ru), где публикуются предметы археологических коллекций в форме трехмерных моделей и их информационный контекст (работа выполнялась в рамках гранта РГНФ 13-21-08002м и подготовки электронного образовательного ресурса «На пороге цивилизации…», Институт им. Пушкина). В ресурсе представлены функции просмотра и добавления моделей, описания предметов, расширенные возможности управления источниками освещения, выбора фона. Возможны и исследовательские приемы для пользователя: измерение расстояния между произвольными точками на предмете, включение (отключение) автопрокрутки и многое иное. Веб-приложение реализовано с помощью серверных скриптов, которые осуществляют работу с базой данных и генерацию пользовательских интерфейсов. При этом основная бизнес-логика приложения реализована на уровне браузера в HTML5 среде – вьюер трехмерной модели на основе WebGL, включающий инструменты навигации, освещение предмета и т. п.

Определенным ноу-хау проектного коллектива является разработанная методика создания 3D-моделей на основе фотограмметрии и сканирования как монументальных, площадных археологических объектов (петроглифы, поселения, пещеры), так и уникальных предметов древнейшего искусства Сибири. В основу разработки положен автоматизированный процесс документирования площадных объектов или артефактов в полевых (музейных) условиях; 3D-моделирование композиций наскальных изображений, отдельных петроглифов, археологических памятников – открытых стоянок, могильников, отдельных артефактов. Предложены способы обработки и трансформации моделей для различных целей исследования с ранжированием уровня доступа [Казаков, 2016; Леонов и др., 2014].

Создание информационной системы «Древнейшее искусство Сибири и Дальнего Востока», разработка концепции, подготовка материалов, проведение ряда исследований (например, трасологического, технологического), наполнение контента, оцифровка отдельных предметов в систематизированном виде были начаты в 2016 г. при работе с уникальными артефактами древнейшего искусства Сибири в Государственном историческом музее (Москва). Применялась стандартная методика фотограмметрии для работы с мелкими предметами (с использованием поворотного стола и частичной автоматизации процесса). Основы концепции данной информационной системы были заложены в 2012 г. [Лбова и др., 2013]. К на- стоящему времени система претерпела изменения при реализации на практике проекта как научного и образовательного ресурса.

В рамках проекта РНФ «Разработка технологий и информационной системы документирования и научного обмена археологическими данными» (сайт проекта: artemiris.org) информационная система «Древнейшее искусство Сибири и Дальнего Востока» 5 занимает особое место. Она выполнена, как классическое веб-приложение с базой данных и интерфейсами просмотра и редактирования данных. Просмотр происходит по траектории «Начальная страница» – «Регионы» – «Регион» – «Памятник» – «Археологическая находка» (рис. 1; 2).

Рис. 1. Скриншот страницы региона Кузнецкого Алатау со списком археологических памятников Fig. 1. Screenshot of the Kuznetsk Alatau Region Page with a List of Archaeological Sites

Рис. 2. Скриншот страницы памятника Малая Сыя со списком археологических находок Fig. 2. Screenshot of the Malaya Syya Site Page with a List of Archaeological Finds

В системе представлены памятники начального и раннего верхнего палеолита Сибири, различные формы искусства каменного века. Это мозаичное сочетание технологий расщепления камня, обработки кости и рога, а также удивительное разнообразие ископаемых антропологических материалов, представляющих различные виды и подвиды рода Homo . Каждый объект атрибутирован и представлен полями «аннотация», «описание», «техника изготовления», «следы утилизации», «место хранения», «инвентарный номер», «музейная КАМИС», «размеры», «материал», «датировка», «культура», «автор раскопок», «год раскопок», «публикации», «фотография», «материалы макрофотосъемки». Отдельным элементом является 3D-модель, которая подгружается из 3D-галереи НГУ ⁶ (рис. 3; 4). Для регионов, памятников и предметов коллекции представлены развернутые научные описания, включая список литературы. Регионы отмечены на карте, что дает представление об их взаимном расположении в пространстве.

Рис. 3. Скриншот страницы 3D галереи, категория «Археология»

Fig. 3. Screenshot of 3D Gallery Page, Category “Archaeology”

Главная Скульптура Орнитоморфная скульптура Кормящийся лебедь

Кормящийся лебедь

Изображение водоплавающей птицы. Изделие имеет подовальную форму тела и изогнутую шею Крылья не обозначены рельефом В хвостовой части имеется овальное двухстороннее отверстие

Техника изготовления

Вероятно, при формировании шеи, туловища и ножек использовался резец и строгальный нож. Следы формообразования перекрыты следами от контакта с мелкозернистым абразивом. Шлифовка однородная, под шлифовкой найдены дендриты. Отверстие выполнено, вероятно, с использованием развёртки.

Рис. 4. Скриншот страницы с трехмерной моделью Fig. 4. Screenshot of Page with a Three-Dimensional Model

На данный момент коллекция предметов мобильного искусства в информационной системе насчитывает около 50 экспонатов, при этом контент активно наполняется, в том числе привлекаются студенты, занимающиеся исследованием таких материалов. В дальнейшем предполагается развитие контента с привлечением и более поздних материалов – эпох мезолита и неолита.

Интерфейс редактирования доступен узкому кругу пользователей – авторам контента и применяется для пополнения коллекций предметов, памятников и регионов, а также редак- ISSN 1818-7919

Вестник НГУ. Серия: История, филология. 2019. Т. 18, № 5: Археология и этнография

Vestnik NSU. Series: History and Philology, 2019, vol. 18, no. 5: Archaeology and Ethnography тирования сведений по уже введенным объектам. Ввод данных осуществляется по специальным полям формы, отдельно на русском и английском языках. Поля обязательны к заполнению на обоих языках.

Уникальной особенностью ресурса является наличие трехмерных моделей объектов коллекций. Они располагаются в интерфейсе просмотра, быстро загружаются и могут управляться непосредственно с веб-страницы. Загрузка моделей происходит через ресурс «3D галерея Новосибирского государственного университета» (см. рис. 3). В процессе загрузки в базу данных трехмерные модели преобразуются в один из наиболее сжимаемых 3D-фор-матов – Draco от Google Open Source сообщества. Трехмерные модели в таком формате легко загружаются в веб-браузерах современных компьютеров и мобильных устройств по стандартным каналам связи, в том числе 3G. При этом трехмерные модели несут в себе большее количество информации, чем обычные фотографические снимки. Во-первых, в формате 3D объект представлен со всех сторон, в отличие от плоского изображения. Во-вторых, на трехмерной модели предмета сохранен рельеф поверхности. В-третьих, с помощью специальных инструментов возможно измерение геометрических параметров предмета, включая глубину и форму рельефа (см. рис. 4).

Трехмерные модели 3D галереи НГУ также используются на информационной панели площадки музея НГУ. На экране отображается трехмерная модель объекта, его название и краткое описание, по умолчанию трехмерный объект находится в режиме автоматического вращения, но также допускается возможность управления положения объекта с помощью компьютерной мыши или других устройств ввода.

Таким образом, впервые тематически систематизированные и наглядно представленные предметы палеолитических коллекций способствуют целостному восприятию у обучающихся исторического материала с точки зрения развития технологий обработки материалов, использования предметов, их значения для реконструкции различных сторон исторического прошлого. Сопровождающие фотоматериалы в высоком разрешении позволяют изучать предметы со значительной степенью детализации, включая орнаментацию, следы утилизации и технологии изготовления. Контент, представленный одновременно на двух языках – русском и английском, в рамках данной информационной системы может быть использован для преподавания гуманитарных дисциплин (археологии) в иностранных вузах и в российских вузах для иностранных студентов.

Разработка и наполнение предлагаемой информационной системы связана с рядом проблем научного характера, а также с необходимостью организации адекватного представления знаний. В настоящее время в связи с ростом в геометрической прогрессии объема новых материалов и научной документации встает вопрос об оптимизации способов хранения и обработки такой информации. Известны несколько десятков файловых серверов, позволяющих хранить и публиковать подобные объемы данных. Например, для публикации архивов археологических материалов широко используется информационная система Archaeology Data Service 7 (далее ADS). Цель ADS – собирать, описывать, каталогизировать, сохранять и предоставлять пользователям поддержку цифровых ресурсов, которые создаются как продукт археологических исследований. ADS также несет ответственность за продвижение стандартов и руководств по созданию, описанию, сохранению и использованию археологической информации. Обучение студентов-археологов в НГУ в рамках спецкурса в работе с подобного рода ресурсами может быть организовано как целевым способом, так и дисперсным, что потребует привлечения заинтересованных преподавателей.

Заключение

Современное образование в высшем учебном заведении предполагает широкое использование возможностей новых информационно-коммуникационных технологий. Интерактивный учебно-методический комплекс позволяет активизировать творческую составляющую образования, отойти от сложившихся стереотипов подачи материала в высшей школе, совершенствовать методическое и информационное обеспечение образовательной среды, способствует развитию образовательных технологий, самостоятельной практической подготовки и проверки знаний, активизирует научно-исследовательскую работу студента (см., например: [Гущина, 2011; Косичкина, 2016] и др.).

Преимущества 3D-технологии в археологическом исследовании выражены не только как способ иллюстрации [Doneus, Neubauer, 2005; Forte, 2014]. Полученная трехмерная цифровая копия объекта предоставляет пользователям возможность работы с виртуальными копиями в любых проекциях, что требует совершенствования не только программ заданного уровня доступа, но и степени образовательной компетенции. Дистанционный способ исследования археологического объекта, в свою очередь, значительно ослабляет проблему сохранности (разрушения) исторических (археологических) объектов и предполагает дальнейшее развитие таких методик [Frischer, Dakouri-Hild, 2008; Barcelo et al., 2003; Forte, 2010] как в научнообразовательной, так и в рекреационной среде. Бесконтактная обработка музейных экспонатов с повреждениями, применение методов компьютерного моделирования для восстановления объекта до раскопок, реставрации разрушающихся объектов, сохранение модели в объеме с возможностью последующей репликации открывают новые перспективы в развитии трехмерной визуализации в исследовательской области, создают возможности для реставрации и консервации уникальных объектов, обеспечивают творческие перспективы образовательных программ по направлению подготовки «Археология». Предполагается, что этот образовательный сегмент найдет место в новых Федеральных государственных образовательных стандартах, обеспечивая формирование компетенций современного специалиста.

Received

15.01.2019