オンライン試験のリモートサポートのためのオープンな監督システム

昨年の夏、ITMO大学は大学院生のための遠隔試験に合格し、今年の1月に、認定された証明書を受け取りたい国立オープン教育プラットフォームの学生は、監督者の監督の下で選択されたコースで最終認定に合格する機会を与えられました。 これらはすべて、この目的のために特別に設計されたオープンなリモート監視システムに基づいて編成されました。 この記事では、システムのレビューと、その開発のいくつかの機能について説明します。







リモート監視システム（以下、DLSと呼びます）は、地理的に離れた試験の通過プロセスに伴い、被験者の身元を確認し、認定の結果を確認するように設計されています。 もちろん、このシステムはユニークではなく、 ProctorU 、 Mettl Online Assessment 、 ProctorExam 、 Pearson VUEなどのリモートアシスタンスサービスを提供する外国のサービスがありますが、国内のExamusサービスとProctorEduシステムがあります。 ただし、開発中のSDNには主な違いがあります-これはサービスではなく、誰でも自分の目的のために使用できるオープンソースソフトウェアです。独自の監督センターの編成、eラーニングシステムでの認定資格認定の実施など、 。 もちろん、システムを完全に機能させるには、人（監督者）、カメラとオーディオヘッドセットを備えたワークステーション、およびシステムを展開および保守するサーバー機器とシステム管理者が必要です。 しかし、必要なインフラストラクチャがすでに存在する場合、ソフトウェアの問題は残ります。 そして、与えられたシステムが答えるのはまさにこの質問です。



SDNでの作業は、主に2つの部分に分かれています。被験者のインターフェイスと監督者のインターフェイスです。 まず、被験者はアプリケーションをダウンロードして実行し、ログインして、試験監督モードで合格するために利用できる試験のリストを確認します（試験のリストは事前に作成されるか、APIを介してLMSから自動的にロードされます）。 さらに、彼はこれらの試験に合格する時間を計画することができます;計画された各試験について、被験者には現在利用可能な試験官が割り当てられます。 利用可能な時間は、監督者を構成するスケジュールに基づいて形成され、彼らはこのための適切なインターフェースを持っています。 次に、アプリケーションを介して彼によって示された時間に学生が監督者に接続し、試験が開始されます。 試験監督は試験の全通過を通じて被験者に同行し、その責任には、識別手順の実施と試験合格の規則違反の追跡が含まれます。 試験監督セッションを完了した後、生徒はこの試験に対する試験監督の意見とコメントを確認します。





Proctorは、アプリを介してSDNとも連携します。 監督者の主なインターフェースは試験スケジュール表であり、試験スケジュール表には、割り当てられているすべての試験と、リアルタイムで変化するその状態が表示されます。 学生が試験に接続すると、試験監督はこれを見て接続し、試験が始まります。 プロクターはウェブカメラを通して被験者を見て、デスクトップも見ます。 試験を開始する前に、監督官は学生が身分証明書を提示する識別手順を実施する必要があり、監督官は文書の写真とウェブカメラ上の被験者の顔で被験者のプロファイルの指定されたデータを確認します。 識別に成功すると、ドキュメントのデータと写真が試験レポートに保存され、受験者はLMSの試験にアクセスできます。 その後、被験者はLMSに入り、課題を進めます。 試験中、試験官はメモを取り、試験レポートにスクリーンショットを保存できます。これは、今後の問題の解決に役立つ可能性があります。 試験の最後に、試験官はプロトコルに署名し、結論を出します。結論は学生に表示され、APIによってLMSに送信されます。 試験に合格するための規則に違反した場合、試験官は試験を中断して、試験を早期に完了した理由を示すことができます。 プロクターは複数の被験者を同時に監視できます。同時セッションの数は、プロクターの能力、コンピューターのリソース、およびネットワークの帯域幅によって制限されます。







SDNの一般的なアーキテクチャを次の図に示します。 使用されるすべてのテクノロジーはオープンであり、無料ライセンスの下で配布されます。







システムは完全にJavaScriptで記述され、クラウドIDE Cloud9が開発環境として使用されました。 システムの主要部分は、node.jsおよびexpress上のサーバー、GridFSに小さなファイルを保存するMongoDBデータベース、Kurentoメディアサーバー、WebDAVアクセスを備えたメディアアーカイブストレージ（監督セッションのビデオ録画）、およびノー​​ドWebkitデスクトップアプリケーション（代替として）です。アプリケーションは特別なChrome拡張機能を使用してWebブラウザーから操作できます）。



WebRTCプロトコルとKurentoメディアサーバーは、クライアント間のメディアストリームを整理および管理し、これらのストリームを記録するためのビデオ伝送の基盤として選択されました。 現時点では、Kurentoは機能とパフォーマンスの両方の面ですべてのニーズを満たしていますが、言及する価値のある他の同様のソリューションはLicodeとJitsi Videobridgeです。



SDNでの認証はPassportJSモジュールに基づいており、現在、ユーザー名とパスワードを使用したログインまたはOAuthによるログインがサポートされています。 必要に応じて、ITMO大学のシングルサインオンシステムを介して行われたように、PassportJSで既にサポートされているものから承認戦略を追加するか、独自に作成することができます（このために特別なpassport-ifmosso戦略が作成されています）。



クライアントは、Webブラウザーで実行できる単一ページのWebアプリケーションとして実装されますが、画面キャプチャ機能とスクリーンショットは、特別なChrome拡張機能をインストールした後、またはWindows、Linux、OS Xプラットフォームで利用可能な特別なnode-webkitアプリケーションを介してのみ利用できます。このアプリケーションは、Webブラウザーとそのバージョンに接続したくない場合に特に役立ちます。さらに、ブラウザーでのアプリケーションの動作に影響を与える可能性があるサードパーティの拡張機能をインストールできますが、これは望ましくありません。



DLSには学習管理システム（LMS）の機能は含まれていませんが、APIを介してそれに接続できます。 National Education for Open Education （VET）と対話するために、他のLMSと対話するように拡張できる特別なAPIが実装されました。 次の図は、このようなAPIを使用したシステム参加者の相互作用の図を示しています。





1つのセッションのフレームワーク内で、被験者のカメラ、監督者のカメラ、被験者のデスクトップなど、いくつかのビデオストリームが送信されます。 各ストリームのパラメーターはアプリケーション設定で設定され、ビデオとオーディオのソース、最大解像度、フレームレートを設定できます。 コミュニケーションと写真の品質をチェックするための適切なインターフェースがあります。これにより、起こりうる技術的な問題について事前に知ることができます。



監督セッションのすべてのビデオおよびオーディオストリームが記録されます。 セッションのビデオ録画は、WebDAVプロトコル経由でアクセスできる別のストレージに保存されます。これにより、システム自体からストレージを論理的に分離できます。 WebDAVプロトコルのおかげで、たとえば、 Yandex.Diskを使用してビデオを保存できます。 後で、これらの記録と試験記録は、DLSインターフェイスを介して表示できます。 ビデオをトランスコードしてサーバーにアップロードするために、特別なモジュールが記述されています 。その説明は別の記事に記載されています 。



アプリケーションは正確なサーバー時間を使用しますが、これはコンピューターの時計とは無関係です;便宜上、時間はクライアントのタイムゾーンを考慮して調整されます。



VDSデータベースにアクセスするために、アクセス権とデータ出力パラメーターを柔軟に設定できる特別なJSON REST APIが実装されています。 たとえば、統計を集約して処理する信頼できるサーバーにアクセストークンを構成できます。 このAPIは、SDNで作成されたMongooseモデルに基づいてMongoDBコレクションを操作するためのCRUD（作成、読み取り、更新、および削除）を完全にサポートし、元のMongoクエリ構文もサポートされます。

最小技術要件

パラメータ	最小要件
クライアント部
オペレーティングシステム	Windows XP +; OS X 10.7+; Linux
CPU	Intel i3 1.2 GHzまたは同等のもの
ネットワーク接続速度	1 Mbps
空きディスク容量	100 MB
空きRAM	1 GB
ウェブカメラの解像度	640x480
ウェブカメラのフレームレート	15フレーム/秒
モニター画面解像度	1280x720
サーバー側
オペレーティングシステム	Ubuntu 14.04（64ビット）
CPU	AMD 6コアOpteron 2427 2.2 GHzまたは同等
CPU平均負荷	5％/セッション
RAM	2 GB + 100 MB /セッション
ネットワーク接続	1.5 Mbps /セッション
ディスクへの書き込み	150 KB / s /セッション
ディスク容量	10 GB + 500 MB /時間/セッション
ビデオアーカイブ	100 MB /時間/セッション（音声付き5フレーム/秒）

現在、システムを通じて約120の監督セッションが実施されていますが、今年は数千のセッションを開催する予定です。 システムは独立して展開するか、既製のVagrantボックスを使用できます。 手順とソースコードはGitHubに投稿されています 。

メディアへの言及

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