Содержание к диссертации
Введение
1. Системный анализ задач автоматизации процесса подготовки персонала в распределенных структурах промышленных предприятий 11
1.1. Анализ методов и форм информационных технологий в обучении 11
1.2. Педагогические принципы формирования системы открытого обучения 17
1.2.1. Основные принципы организации комбинированного обучения 17
1.2.2. Взаимодействие пользователей в системе переподготовки 26
1.2.3. Организация методической работы 30
1.3. Математические моделирование компонентов системы аттестации и подготовки кадров 34
1.3.1. Анализ моделей научения и функций забывания информации при организации учебного процесса 35
1.3.2. Модели оценки сложности учебной информации 41
1.3.3. Математическое моделирование процедур тестового контроля 47
Выводы по главе 1 55
2. Разработка методов и моделей формирования электронных ресурсов в системе подготовки рабочих кадров 56
2.1. Классификация пользователей и компонентов системы подготовки персонала 56
2.2. Обобщенные сетевые графики планирования электронных изданий 65
2.3. Процессная концепция взаимодействия пользователей системы подготовки электронных образовательных ресурсов 68
2.3.1. Способы устранения конфликтов на ресурсах 70
2.3.2. Схемы описаний функционирования системы документооборота 73
2.4. Модели описания сцепленных процессов взаимодействия пользователей 76
2.5. Синхронизация действий пользователей на основе взаимодействующих раскрашивающих процессов 85
2.6. Функциональная декомпозиция структуры программно-моделирующего комплекса 87
Выводы по главе 2 93
3. Разработка методов и моделей перераспределения электронных образовательных ресурсов 94
3.1. Разработка метода перераспределения информационных ресурсов 94
3.1.1. Марковская цепь связности учебных материалов 94
3.1.2. Операции преобразования марковской цепи 98
3.1.3. Построение вторичной марковской цепи групп пользователей 103
3.2. Вложенное представление имитационной модели распределенной информационной системы 106
3.3. Формирование вложенных процессов 109
3.4. Структура декомпозиционного метода вложенных процессов 117
Выводы по главе 3 123
4. Программно-моделирующий комплекс распределенной системы подготовки образовательных ресурсов 124
4.1. Структуры данных и функционал конверторов баз 124
4.2. Функционал программной среды администратора системы 131
4.2.1. Регистрация пользователей системы 132
4.2.2. Закрепление обучаемых за методистами 134
4.2.3. Закрепление дисциплин за тьюторами 135
4.2.4. Закрепление методистов за дисциплинами 137
4.3. Структура учебных курсов 138
Выводы по главе 4 146
Заключение 148
Литература 149
Приложение. Документы о внедрении результатов работы 162
- Анализ методов и форм информационных технологий в обучении
- Классификация пользователей и компонентов системы подготовки персонала
- Разработка метода перераспределения информационных ресурсов
- Структуры данных и функционал конверторов баз
Введение к работе
Сегодня значительная часть предприятий и организаций строит свою работу на основе философии всеобщего управления качеством, которая базируется на нормах обеспечения качества, заложенных в международных стандартах серии ISO 9000, разработанных международной организацией стандартов ISO. Одним из принципов ISO 9000 является система непрерывной оценки и управления качеством. Этот процесс сопровождает все основные и фз'нкциональные процессы предприятия. Крайне важной в таких условиях становится задача количественной оценки значительной части качественных параметров, в том числе качества образования персонала предприятия.
Эффективность обучения сотрудников, таким образом, должна оцениваться, основываясь на международных стандартах. По результатам обучения необходимо устанавливать соответствия качественных характеристик персонала требованиям отечественных и международных стандартов. Сертификация персонала является неотъемлемой частью для функционирования предприятия в международном сообществе.
В условиях перехода от постиндустриального к информационному обществу каждый вынужден считаться с появлением нового фактора производства. Не капитал, земля, рабочая сила или предпринимательские способности, а знания сегодня играют, зачастую, главную роль в процессе формирования материальных и духовных благ человечества. Сотрудники предприятий сегодня владеют значительной частью всех средств производства - собственными знаниями. Причем, стоимость этих знаний, зачастую, только увеличивается с утратой их уникальности. Как следствие, возрастает спрос на современное, актуальное, перспективное образование. Закон диалектики говорит о неизбежности перехода количественных изменений в качественные. На смену имеющейся технологии должна прийти новая технология образования.
5 Качественным скачком в технологии образования, несомненно, стало
открытое образование. Мировой опыт показывает необходимость и
перспективность развития данной технологии. Характерной особенностью
сегодня является практическая направленность образовательных программ.
Предметом исследования являются информационная поддержка распределенной системы подготовки и переподготовки рабочих и служащих.
Целью работы является автоматизация процесса синхронизации программ подготовки рабочих кадров в распределенной сети учебных центров, что позволит повысить эффективность подготовки рабочих за счет использования распределенной инфраструктуры технического, кадрового и информационного обеспечения.
Для достижения данной цели в работе решаются следующие задачи:
анализ задач системы подготовки рабочих промышленных объединении;
формальная декомпозиция программно-технического комплекса системы подготовки электронных образовательных ресурсов;
разработка методов и моделей синхронизации редактирования информационных ресурсов в распределенной структуре с учетом из методической связности;
разработка вложенных моделей запросов на ресурсы в системе переподготовки;
программная реализация интерфейсного взаимодействия и конвертации локальных и сетевых вариантов подготовки электронных учебных ресурсов.
Структура диссертации соответствует списку перечисленных задач.
В первой главе диссертации проведен системный анализ задач автоматизации системы подготовки и предложен комплексный подход к решению задач разработки информационного обеспечения создания электронных образовательных ресурсов и моделирования процессов обучения.
Проведен анализ существующих методов подготовки специалистов, методов управления, знаниями и обучением и применяемых в них промышленных стандартов и спецификаций, а также классификации систем моделирования процессов обучения.
Очевидными' преимуществами распределенной системы подготовки
перед прочими методами обучения является возможность
автоматизированной интеграции с прочими системами управления предприятием на всех этапах работы. В подобных условиях очевидна необходимость постоянного . и непрерывного совершенствования знаний специалистов в контексте актуальных решаемых задач. Анализ показывает, что форма обмена знаниями с использованием инструментов управления знаниями позволит дополнительно повысить эффективность работы специалистов за счет: .
постоянного доступа к необходимым знаниям;
сокращения времени, необходимого для поиска информации;
оперативного получения количественной информации о качестве обучения;
повышения общего интеллектуального уровня предприятия и развития знаний, как фактора производства.
Рассмотрены основные принципы организации педагогической системы, которая; представляет собой упорядоченную совокупность целей, содержания,:технологии, методов, средств,и форм обучения, воспитания и развития персонала, характеризующих в инвариантном виде составляющие образовательной деятельности.
Во второй главе диссертации на основе проведенного- анализа педагогических и дидактических принципов* организации обучения формируется концепция автоматизации системы подготовки электронных, образовательных ресурсов. Строится формальная модель описания процессов? обучения. Решается.задача декомпозиции компонентов системы подготовки. В результате формируется концептуальная: модель и технические требования
7 для реализации программной среды, обеспечивающей функциональную
полноту системы учебно-методической поддержки с целью расширения ее
возможностей.
Для профессиональной подготовки специалистов понятие тесноты связи между учебными модулями и значимости модуля являются субъективными.
В качестве механизма синхронизации редактирования образовательных ресурсов в работе предлагается использование обобщенных сетевых графиков, которые содержат вершины различных типов (решающие узлы -РУ). Решающий узел характеризуется условиями, налагаемыми на входящие в него и выходящие из него операции.
В качестве аппарата моделирования взаимодействия пользователей при решении вопросов управления и контроля процессов подготовки электронных образовательных ресурсов для коалиционного решения также использовалась теория взаимодействующих раскрашивающих процессов.
В третьей главе диссертации при формировании модели запросов на электронные образовательные ресурсы учитывается текущее распределение; территориальная удаленность пользователей системы; интенсивность запросов к каждому ресурсу. В данной постановке важен не сам факт запроса на ресурс, а их очередность. Наиболее адекватной формализацией такого процесса являются марковские цепи, которые учитывают как начальное распределение вероятностей, так и вероятности переходов между состояниями, которые определяют распределение ресурсов.
Следующей задачей, которая решена в диссертации - это распределение учебных ресурсов в телекоммуникационной системе переподготовки с целью синхронизации, редактирования и представления учебных материалов. Для оперативного обмена это актуально в связи с большими объемами аудио- и видео-информации, SD-анимациями и другими мультимедийными ресурсами, которые требуют значительных объемов памяти и в настоящий момент при существующих каналах передачи вызывают определенные трудности.
8 При формировании математической модели учитывается текущее
распределение ресурсов; территориальная удаленность пользователей
системы; интенсивность запросов к каждому ресурсу. В данной постановке
важен не сам факт запроса на ресурс, а их очередность. Наиболее адекватной
формализацией такого процесса являются марковские цепи, которые
учитывают как начальное распределение вероятностей, так и вероятности
переходов между состояниями, которые определяют распределение ресурсов.
В четвертой главе диссертации отражены результаты экспериментального внедрения адаптированной системы распределенной подготовки электронных образовательных ресурсов и определена экономическая и целевая эффективность разработок.
Для рассмотрения выбирались масштабируемые мультисерверные системы, соответствующие принципам открытых систем и стандартам для электронных систем обучения. На основе проведенного обследования была показана целесообразность применения системы Lotus Workplace Collaborative Learning (LWCL).
Как и большинство современных систем, LWCL не имела в своем составе развитого модуля, позволяющего осуществлять не только сбор, но и анализ статистической информации успеваемости обучения сотрудников, релевантности и валидности тестовых заданий. Реализованная подсистема позволяет осуществлять сбор и анализ информации по ряду параметров. Статистические данные могут направляться на анализ с заданной периодичностью в различных текстовых и графических форматах.
Базовым форматом для распространения учебных материалов был выбран Sharable Content Object Reference Model (SCORM). Благодаря учету большого количества аспектов взаимодействия методических материалов и тщательной проработке механизмов интеграции, SCORM позволяет обеспечить полную переносимость для методических материалов между системами, поддерживающими этот формат.
В заключении представлены основные результаты работы.
9 Приложение содержит копии актов о внедрении результатов
диссертационной работы в промышленности.
Научную новизну работы составляют методы и модели синхронизации
программ подготовки рабочих кадров в распределенной сети учебных
центров. На защиту выносится:
структурная декомпозиция программно-технического комплекса системы подготовки рабочих;
формализованное описание взаимодействия пользователей и в системе подготовки электронных образовательных ресурсов;
динамическая модель вложенных запросов на ресурсы в системе переподготовки;
программно-моделирующий комплекс системы синхронизации подготовки электронных образовательных ресурсов.
При разработке формальных моделей компонентов системы подготовки в диссертации использовались методы общей теории систем, случайных процессов, марковских цепей, систем и сетей массового обслуживания и др. Моделирование и аналитические исследования проводились на основе современных математических методов и методов многомерного статистического анализа с использованием математических и статистических пакетов.
Обоснованность научных положений, рекомендаций и выводов определяется корректным использованием современных математических методов и моделей, предварительным статистическим анализом затребованности образовательных ресурсов. Достоверность положений и выводов диссертации подтверждена положительными результатами внедрения результатов работы в ряде предприятий.
Научные результаты, полученные в диссертации, доведены до практического использования. Они представляют непосредственный интерес в области автоматизации управления кадрами с использованием комбинированных технологий обучения. Разработанные методы и алгоритмы
10 прошли апробацию и внедрены для практического применения в системе
подготовки «Газпрома», а также используются при организации учебного
процесса на кафедре АСУ МАДИ(ГТУ).
Содержание отдельных разделов и диссертации в целом было доложено
и получило одобрение:
на Российских, межрегиональных и международных научно-технических конференциях, симпозиумах и семинарах (2004-2008 гг.);
на заседании кафедры АСУ МАДИ(ГТУ).
Совокупность научных положений, идей и практических результатов исследований в области автоматизации процесса распределенного процесса подготовки рабочих промышленных объединений представляет актуальное направление в развитии теоретических и практических методов формирования распределенной базы данных электронных образовательных ресурсов.
Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 5 печатных работах.
Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав и заключения на 148 страницах, содержит 28 рисунков, 11 таблиц, список литературы из 130 наименований и приложения.
Анализ методов и форм информационных технологий в обучении
Развитие и внедрение информационных технологий в обучении являются естественным проявлением общих тенденций компьютеризации общества. Традиционная организация учебного процесса не позволяет сочетать глубокую фундаментальную подготовку и предметную направленность. Это откровенное противоречие между традиционной организацией учебного процесса и жизнью человека в обществе может быть снято комплексным применением новых информационных технологий в обучении. Естественно, что когда некоторый предмет переходит из- сферы профессиональной деятельности в область массовой грамотности, он неминуемо должен претерпевать серьезные изменения.
Технология обучения - это совокупность методов, форм и средств взаимодействия обучающего с субъектом обучения в процессе самостоятельного, но контролируемого освоения им определенного массива знаний [8,16,35]. Обучающая технология строится на фундаменте определенного содержания и должна соответствовать требованиям его представления. Содержание предлагаемого к освоению знания будет аккумулироваться в специальных курсах и модулях, предназначенных для системы подготовки и основанных на имеющихся в стране образовательных стандартах, а также в банках данных и знаний, библиотеках видеосюжетов и так далее. По мерс наполнения такой информационно-образовательной среды и обеспечения повсеместного дистанционного доступа к ней будет создано единое информационное образовательное пространство.
Таким образом, ключевым элементом системы подготовки является специализированная информационно-образовательная среда (ИОС), позволяющая реализовать технологии дистанционного обучения [14,.57,116]. Информационно-образовательная среда представляет собой системно организованную совокупность средств передачи данных, информационных ресурсов, протоколов взаимодействия, аппаратно-программного и организационно-методического обеспечения, ориентированную на удовлетворение образовательных потребностей пользователей.
Поиски путей эффективного обучения на расстоянии велись давно во многих странах мира. Для этих целей широко использовались наряду с печатными средствами возможности телевидения, видеозаписи, а в последние годы - CD-ROM.
Однако проблема самообразования на основе автономных курсов, не предполагающих регулярной связи с преподавателем, довольно сложна для большинства обучаемых. Дело в том, что без эффективной, причем систематической, обратной связи со стороны квалифицированного преподавателя подобные курсы, как правило, обречены на неудачу. Именно поэтому самые увлекательные телевизионные и радиокурсы, видеозаписи, CD-ROM сами по себе, вне реального учебного процесса под руководством опытного педагога, редко дают ощутимый эффект.
Открытое образование способно наиболее эффективно содействовать подготовке обучающихся к полноценному участию в общественной и профессиональной областях деятельности в условиях современной информатизации общества [2,14]. Виды технологий организации дистанционного обучения:
CASE-технологии - содержат учебно-методические материалы: учебные пособия, методические указания, пакеты проверочных заданий и контрольных работ, оформленных в печатном виде. Способ доставки: рассылка по почте или передача при личной встрече. Способ общения с преподавателем - E-mail, телефон, семинары и консультации в учебном центре.
Телевизионные технологии - содержание: чтение лекций и проведение занятий в прямом эфире, демонстрация видеозаписей лекций, лабораторных работ, экскурсий, пакеты проверочных заданий и контрольных работ, оформленных в печатном виде. Носитель информации: телевизионный сигнал. Способ доступа: подключение к образовательным телевизионным сетям. Способ общения с преподавателем - E-mail, телефон, семинары и консультации в учебном центре. Дополнительные требования: наличие телевизора.
MuMmedia-технологии - содержат электронные учебники, обучающие программы, программы для тестирования, аудио- и видеозаписи лекций, лабораторных работ, экскурсий. Носитель информации: аудио- и видеокассеты, дискеты и компакт-диски. Способ доставки: рассылка по почте или передача при личной встрече. Дополнительные требования: персональный мультимедийный компьютер
Internet-технологии - содержание: уроки и лекции в виде презентаций, виртуальные учебники, энциклопедии, справочники, виртуальные экскурсии и путешествия, виртуальная лаборатории, обучающие программы, тренажеры, игры, виртуальные семинары (теле- или видеоконференции), системы тестирования. Носитель информации: службы и протоколы Internet (www, e-mail, ftp и другие). Способ доступа: подключение к сети Internet. Дополнительные требования: персональный компьютер, подключенный к сети Internet.
Прямой доступ к мировым информационным ресурсам позволяет интерактивно взаимодействовать с удаленными базами данных, информационно-справочными системами, библиотеками. Режим доступа online позволяет в течение нескольких секунд осуществить передачу необходимого учебного материала, компьютерных программ при помощи таких компьютерных систем, как GOPHER, WWW, VERONICA из крупных научно-педагогических центров и из локальных узлов сети Internet, общее количество которых в мире превышает 1 миллион 250 тысяч.
Видео - очень полезная технология применительно к дистанционному обучению. Видеопленки позволяют прослушивать лекции лучших преподавателей. Видеокассеты с лекциями могут быть использованы как в специальных видеоклассах, так и в домашних условиях. В американских и европейских курсах основной материал излагается в печатных изданиях и на видеокассетах. В нынешних условиях нет ни психологических, ни технических препятствий к использованию видеообучения: значительная часть населения имеет видеоаппаратуру дома; есть множество пунктов видеопроката, где население может арендовать видеокассеты с записями за небольшую плату. По тому же принципу можно создать курсы дистанционного обучения. Способ доступа: получение в прокат видеопленки с обучающим материалом. Видеокассеты - это уникальное средство для дистанционного обучения практически любой дисциплине. Не требуются большие расходы на тиражирование, видеомагнитофон получил широкое распространение во всех домах. Видеокассеты используются обычно как компоненты наборов учебных материалов, частично заменяя традиционные лекции.
Электронная почта экономически и технологически является наиболее эффективной технологией, которая может быть использована в процессе обучения для передачи учебных курсов и обеспечения обратной связи обучаемого с преподавателем. В то же время она имеет ограниченный педагогический эффект из-за невозможности в полной мере реализовать "диалог" между преподавателем и студентом, принятый в традиционной форме обучения. Если студенты имеют постоянный доступ к персональному компьютеру с модемом и телефонному каналу, электронная почта позволяет реализовать гибкий и интенсивный процесс консультаций.
Видеоконференции с использованием компьютерных сетей позволяют организовать видеосвязь с минимальными затратами. Данный тип видеоконференций может быть использован для проведения семинаров в группах, индивидуальных консультаций, обсуждения рабочих вопросов в ходе дистанционного обучения. Помимо передачи звука и видеоизображения компьютерные видеоконференции обеспечивают возможность совместного управления изображением на компьютере: созданием чертежей и рисунков на расстоянии, передачей фотографического и рукописного материала.
Классификация пользователей и компонентов системы подготовки персонала
При разработке концепции технологической адаптивности системы стартовым этапом предполагалось наличие и последующая интеграция следующих программных компонентов: мультимедийные обучающие программы, апробированные в процессе обучения, которые представляют методическую основу содержательной части обучения; подсистема тестового контроля, обеспечивающая реализацию адаптивных механизмов предъявления тестовых заданий и удобный графический интерфейс при их проектировании; подсистема обучения, включающая в свой состав подсистему анализа учебных планов и рабочих программ, основанную на терм анализе предметной области. Интерфейс с ММ-программами MMCD1 ХММ CD 2XJVIM CD 3 Мультимедийные обучающие программы
Сравнительный анализ процессов функционирования и процесса моделирования системы подготовки и переподготовки персонала на базе комбинированных технологий обучения, показал целесообразность включения в систему непосредственно алгоритмов моделирования процессов тестового контроля и обучения. Интеграция системы с пакетами Statistica и MatLab предоставляет набор алгоритмических методов, необходимых при оценке уровня и знаний и уровня сложности тестовых заданий, которые позволяют тьюторам в автоматизированном режиме рациональным образом формировать график учебного процесса.
При реализации функций системы выделим классы пользователей системы: администратор (А), методист (М), тьютор (Р) и обучаемый (О). Все эти категории пользователей отличаются по их отношению к учебным материалам (U), которые определяют совокупность неделимых единиц учебной информации, соответствующих структуре знаний специализации, и тестовым заданиям (Т), которые необходимы для контроля уровня знаний обучаемых. Функциональная декомпозиция процессов, протекающих при организации дистанционного обучения, определяется отображением всевозможных сочетаний вершин графа на рис.2.2.
При описании всех функций подготовки персонала очевидно следующее разбиение функций системы: подготовка и формирование базы данных методических материалов, поддерживающих выбранные направления и специализации, в которых участвует администратор, методист и группа программистов. ведение непосредственно процесса обучения со всеми видами контрольных мероприятий.
На этапе подготовки учебных материалов активными пользователями и компонентами системы являются М, U и Т. На этапе процесса обучения Р, О, U и Т, где: Р - множество тьюторов, О - множество обучаемых, U -множество учетных модулей, Т - множество тестов.
В представленном графе имеют место все множества подмножеств отношений: U, Р, О, Т - общий координационный план; U, Р, О процесс обучения в соответствии с учебным планом; U, Р, Т - процесс тестирования в соответствии с учебным планом; U, О, Т - самостоятельная работа; U, Р, Т - подготовка учебных материалов тьюторами-методистами, U, Т - семантическая связь связности лекций и тестовых заданий. Для каждого типа пользователей отметим их отношение к отдельным базам данных.
Администратор (А) обеспечивает весь сервис и функционирование системы в целом, поддерживает работоспособность и выполняет синхронизацию всех баз данных. При наличии сформированных баз банных учебных материалов U, Т, UxT он обеспечивает ведение баз данных первого порядка О и Р.
Методист (М) формирует базы данных U, Т, UxT. Для обеспечения его функций разработана инструментальная среда формирования этих баз. С формированием множества U связан конструктор лекций. С множеством Т -конструктор тестовых заданий. С множеством UxT - администратор курсов.
Обучаемый (О) изучает учебные материалы с использованием мультимедийного пользовательского интерфейса с базами U, Т и ОхР (реализация диалога с тьютором). База данных U используется для организации прямой связи, Т - для обратной, а ОхР - для корректировки процесса обучения. Обучаемый является основным объектом системы, на которого направлены все информационные потоки.
Тыотор (Р) обеспечивает коррекцию поведения обучаемого, которая основана на просмотре баз ОхТ и ОхР и предполагает редактирование OxU и ОхР на основе субъективных оценок качества обучения.
Программист (П) выполняет функции разработки и редактирования мультимедийных фрагментов тестовых заданий и лекций.
В последующем будем считать, что программисты работают только под руководством методиста и, поэтому, далее не будем рассматривать их функции, считая, что они ложатся на методиста, как эксперта разработанных фрагментов. Аналогично - администратор системы работает со всеми компонентами, но только в плане обеспечения работоспособности программных компонентов и корректности формирования базы данных. Таким образом, ведение логических баз первого порядка, а именно Т, Р,
О осуществляется администратором. Ведение логических баз первого порядка, а именно U и Т осуществляется методистом. Отношение PxU определяется методистом, после получения тьютором сертификата на право ведения дисциплин, связанных с данным учебным модулем U. Отношение РхО формируется динамически и определяет закрепление обучаемого к конкретному тьютору, а также обмен информацией между ними. Она является производной и формируется на основе связей PxU и UxO. Отношение PxU также определяет возможность оценки сложности конкретного учебного модуля. Отношение РхТ определяет возможность оценки сложности тестового задания тьютором.
Тройное отношение РхОхТ определяет наблюдение конкретного тьютора за результатами тестового контроля конкретного обучаемого.
Тройное отношение PxOxU определяет возможность редактирования конкретным тьютором образовательной траектории OxU конкретного обучаемого, первоначальный вариант которой формируется автоматически. OxUxT определяет тестирование по конкретному направлению и автоматически формируется на основе отношений (OxU)u(UxT).
Как видно из этих описаний функций в системе должны присутствовать практически все пересечения баз. Для их формализованного описания далее под X— Y будем понимать некоторое управляющее действие X на Y (формирование или редактирование), которое поддерживается некоторой программной компонентой. Под X= Y будем понимать информационный поток из X в Y под управлением некоторой программной компоненты. Под V - алгоритмическая реализация процедур. Рассмотрим всевозможные варианты взаимодействия компонентов системы и классов пользователей.
Разработка метода перераспределения информационных ресурсов
При наличии множества распределенных групп подготовки учебных материалов и их пользователей, ограничения на технических средства либо ограничений на высококвалифицированные кадры возникает задача оптимального распределения информационных ресурсов по структурам для поддержания запланированного процесса обучения и подготовки учебно-методической базы.
Каждый учебный центр или отдельный обучаемый в соответствии со своим индивидуальным план графиком выполнения этапов работ делает заявки на определенный вид ресурсов. Однако в связи с техническими трудностями, изменением кадрового состава и другими условиями непосредственные (реальные) сроки, в которые ресурсы должны быть переданы обучаемому носят вероятностный характер. Передача информационных ресурсов всегда связана с финансовыми затратами.
При формировании математической модели в такой постановке необходимо учесть: текущее распределение ресурсов; территориальную удаленность пользователей системы; частоту потребностей каждого ресурса;
Таким образом, в данной постановке важен не сам факт запроса, а их очередность. Все эти задачи можно объединить в одной постановке анализа связности требований на типы ресурсов. Наиболее адекватной формализацией такого процесса являются марковские цепи, которые учитывают как начальное распределение вероятностей, так и вероятности переходов между состояниями.
Итак, далее будем считать, что марковская цепь 6=(№Р) (3-І) где ,к - случайная величина, имеющая конечное число значений, иначе множество состояний 0(Со,Сь...Сп); card С=п
П - вектор начального распределения состояний И—(р\,р2,...,рп) Р - матрица переходных вероятностей P=pjj ij=l..n.
Кроме того, далее будем рассматривать лишь стационарные марковские цепи, т.е. те у которых существуют предельные (стационарные) распределения вероятностей тс=(п0, Щ,— Tin)- В этом случае цепь можно обозначить как =(С,П,Р)
В данном случае под состоянием (С) цепи будем понимать факт наличия ресурсов у пользователя системы. Вероятности переходов определяются из вероятностей, определяющих последовательность передачи ресурсов каждому пользователю в соответствии с функциональными потребностями.
При большом количестве пользователей более рационально для описания потребностей сгруппировать объекты в классы по некоторому признаку, стоимость аренды каналов, территориальная близость, переброска за счет сторонних организаций и другие. Задачи, которые при этом необходимо, решить - это определение количества или частоты переброски информационных ресурсов с учетом их объединения в группы. Переходные вероятности марковской цепи могут быть построены на основе статистического моделирования по схеме нечеткого план графика. Статистическое моделирование более удобно, так как в данном случае модели в нечеткой и вероятностной интерпретации очень близки. С другой стороны переходные вероятности могут накапливаться в результате фактической деятельности предприятия путем физических измерений, что также соответствует процедурам статистического моделирования.
В результате одной модельной реализации планового периода по каждой группе пользователей имеем последовательности выборочных значений времени начала этапов. Эти времена определяют потребности в ресурсах.
В результате, накапливая статистику переходов, получим вероятности переходов марковской цепи. Для техники этот же алгоритм дает нечеткие времена и следовательно нечеткие потребности в каналах связи.
В итоге модель индивидуального графика использования ресурсов является исходной по формированию запросов, а построенная в этом разделе марковская модель будет преобразованием модели графика использования. 3.1.2. Операции преобразования марковской цепи
Преобразования марковской цепи связаны с объединением в группы, что диктуется необходимость оптимального распределения ресурсов и их своевременной передачей ресурсов. Указанное обстоятельство определяет необходимость разработки в рамках диссертационной работы аппарата преобразования марковских цепей: укрупнение, исключение петель, сокращение размерности и другие.
Структуры данных и функционал конверторов баз
Разделение доступа в приложениях, управляющих базами данных, преследует две основные цели - недопущение (жесткое или мягкое) пользователя к тем функциям приложения, которые не входят в круг его функциональных обязанностей и предотвращение злоумышленного доступа к данным или их разрушения. Разрабатываемая система призвана решать преимущественно первую задачу разделения доступа, а также вторую на уровне возможностей конкретной версии сервера БД. Основная идея - дать конкретному пользователю в определенный момент времени ровно столько привилегий, сколько ему необходимо для полноценной работы.
Права доступа к базе определяются на уровне сервера БД. Для облегчения работы администратора системы создан ряд таблиц и хранимых процедур, позволяющих автоматизировать процесс предоставления привилегий. Каждый преподаватель имеет свое имя пользователя и пароль. Каждый преподаватель имеет право изменять только свою дисциплину, либо, если он является руководителем направления, то и все остальные дисциплины этого направления. Все данные о преподавателях хранятся в таблице преподавателей. Единственным, кто имеет право изменять эту таблицу, является администратор. Администратор также имеет право изменять любую дисциплину. Также любой преподаватель, руководитель дисциплины либо администратор имеет право просматривать любую дисциплину, терм, модуль.
Предъявление учебного материала темы производится в автоматизированном режиме посредством текстового материала с применением графики, анимации и видео, которые наглядно иллюстрируют текст, реализуя принцип "Увидел и понял". Для удобства сценарного описания и программной реализации будем использовать понятие "Кадр", понимая под этим логически связанную совокупность мультимедиа объектов, воспроизводимых последовательно на экране с использованием общих графических элементов без обновления экрана и являющуюся с точки зрения педагогического сценария элементарной порцией учебной информации. При переходах от текущего кадра к следующему или предыдущему кадру содержимое экрана программно обновляется, даже если визуально некоторые графические объекты контента теоретического минимума должны присутствовать в соседних кадрах. Понятие кадр используется для описания технологических особенностей предъявления учебной информации.
Материал темы должен учитывать специфику учебно-познавательной деятельности данного контингента обучаемых и реализовывать задачи успешного усвоения и освоения ими системы знаний, навыков и умений в изучаемой предметной области. При этом необходим учет максимально допустимой нагрузки на обучаемого в соответствии с медико-гигиеническими нормами и требованиями по объему учебного материала, его дозированному изучению, контактному времени пребывания за компьютером.
Все темы структурируются по логико-смысловому принципу. Теоретические предположения, экспериментальные исследования и результаты обобщения практического опыта показывают, что оптимальная продолжительность дозы учебной информации, усваиваемой обучаемым в ходе работы за экраном компьютера, находится в пределах 15-30 минут. Это относится ко времени работы с учебным материалом и лишь 10-20 минут при выполнении заданий на компьютерном тренажере. При этом познавательная деятельность протекает наиболее эффективно, если учебные задания чередуются по форме их выполнения.
В подсистеме "Конструктор лекций" могут быть использованы аудиовизуальные представления моделей объектов, трехмерная (3D) анимация, flash-анимация динамических процессов, видеофрагменты и др.
Для обеспечения индивидуальных модификаций лекционного материала, разрабатываемого силами педагогов учебных заведений и специалистами в предметных областях, создан механизм автоматизированного формирования индивидуальных творческих композиций педагога. Взаимодействие с этим механизмом не требует от педагогов глубоких знаний компьютерных технологий и владения навыками программирования.
Указанный механизм позволяет интегрировать в структуру презентации теоретического материала мультимедиа компоненты, сформированные программистами по заказу педагогов средствами внешних программных пакетов (создания и редактирования аудио, видео, анимированных и статичных графических компонентов, а также элементов текстового оформления).
Механизм формирования авторских мультимедиа композиций позволяет использовать компоненты следующих форматов: текстовые документы (.html, .doc, .rtf, .txt); графические компоненты (.bmp, .jpg, .gif); анимированные графические компоненты (.swf, .gif); видео компоненты (.avi, .mpg, .mov); аудио компоненты (.wav, .mp3).
Методика создания педагогом индивидуальной творческой композиции состоит в последовательном выполнении ряда шагов: педагог должен продумать последовательность воспроизведения собственных мультимедиа компонентов в составе одного из тематических разделов; подготовить компоненты в одном из перечисленных форматов; с помощью разработанного инструментального средства, содержащегося на поставляемом компакт диске, подключить их в соответствии с продуманной последовательностью; выполнить комплексные проверки правильности воспроизведения заданной последовательности и модифицировать в случае необходимости используемые мультимедиа компоненты; нажать клавишу «Сохранить» на графическом интерфейсе индивидуальных творческих композиций; ассоциировать мультимедийную гиперссылку в нужной точке общей структуры лекции с собранной им композицией.
После запуска программы перед пользователем появляется основное рабочее окно. Конструктор лекций предназначен для сборки интерактивных лекций. Данные лекции могут содержать в себе как текстовую информацию, так и графическую, а также аудио- и видеофрагменты.
Для создания новой лекции следует выбрать из меню «файл» пункт «создать». В этом случае лекции присваивается имя. Если редактируется старая лекция то из меню «файл» используется пункт «редактировать».
После этого через меню «Редактор», пункт «Вставить» добавляются «Фрагменты» лекции. Нижняя панель основного экрана отображает последовательность всех включенных в лекцию фрагментов. На этой «Временной шкале» можно видеть тип и последовательность отображения фрагментов лекции. Через меню «Редактор», в пунктах «Переместить вперед» и «Переместить назад» имеется возможность перемещения файлов по временной шкале вперед и назад.
Эти действия можно выполнять, перетаскивая пиктограммы файлов в окне «Временная шкала». В правом верхнем углу основного экрана расположено окно «Свойства объекта», которое используется для отображения названия фрагмента, его описания и привязанного к нему звукового файла.
