Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Методы и модели управления образовательными информационными ресурсами 12
1.1. Образовательные информационные ресурсы как объект управления... 12
1.2. Основные тенденции в развитии инструментальных средств управления электронными образовательными информационными ресурсами 18
1.3. Анализ методов оценки экономической эффективности управления образовательными информационными ресурсами 26
Выводы по главе 1: 26
Глава 2. Модели и методы управления актуализацией и развитием электронных образовательных информационных ресурсов 36
2.1. Концепция управления образовательными информационными ресурсами 36
2.2. Математические модели и методы управления электронными образовательными информационными ресурсами 43
2.3. Разработка метода оценки экономической эффективности актуализации и развития электронных образовательных информационных ресурсов 69
2.4. Экономико-математические методы управления электронными образовательными информационными ресурсами 80
Выводы по главе 2: 91
Глава 3. Инструментальные методы управления электронными образовательными информационными ресурсами на основе модели предметной области ВУЗа 94
3.1. Разработка онтологии предметной области для управления электронными образовательными информационными ресурсами 94
3.2. Информационно-технологические инструментальные средства управления электронными образовательными информационными ресурсами 103
3.3. Оценка эффективности управления электронными образовательными информационными ресурсами на основе модели предметной области ВУЗа 113
Выводы по 3 главе: 127
Заключение 129
Литература 132
Список приложений: 143
- Основные тенденции в развитии инструментальных средств управления электронными образовательными информационными ресурсами
- Математические модели и методы управления электронными образовательными информационными ресурсами
- Экономико-математические методы управления электронными образовательными информационными ресурсами
- Информационно-технологические инструментальные средства управления электронными образовательными информационными ресурсами
Введение к работе
доцент (Мастяева И.Н.)
Актуальность исследования
Переход мирового сообщества к новой экономике, основанной на знаниях, характеризуется трансформацией рынков и ориентацией их на инновационные и информационно-коммуникационные компоненты соответствующих секторов. Так, производство электронных образовательных информационных ресурсов (э-ОИР) и обучение с их использованием стало частью индустрии и рынка образовательных услуг. Это требует развития образовательных технологий и создания экономических и процессных моделей, обеспечивающих конкурентоспособность, качество и эффективность образовательного процесса высшего учебного заведения (ВУЗа).
Аналитический отчет Global Industry Analysts за 2008 год прогнозирует к 2012 году рост рынка электронных образовательных услуг для среднего и высшего образования США до 52,6 млрд. долл., при его объеме в 2007 году в размере 17,5 млрд. долл. По их же оценкам, объем услуг в области образования, оказываемых с использованием э-ОИР к 2010 году составит в США 60%, в Японии и Корее 30%, в странах ЕЭС 15%. В результатах анализа рынка образовательных услуг США, проведенного агентством Hoovers, констатируется, что рынок э-ОИР является сильно сегментированным, 50 ведущих разработчиков э-ОИР занимают от 15 до 40% от общей суммы продаж э-ОИР на рынке.
Значительное число участников рынка, его быстрый рост требует проведения комплексного моделирования деятельности ВУЗа, связанной с использованием э-ОИР в процессах обучения для эффективного управления ими. Необходимо обеспечить высокий уровень актуальности, достоверности и оперативности доступа к образовательным информационным ресурсам с возможностью выбора альтернативных э-ОИР, оценки полноты и ценности э-ОИР.
Согласно мнениям экспертов, объем технической информации к 2012 году по отдельным отраслям экономики будет удваиваться каждые 18 месяцев. Быстрый рост знаний требует постоянной актуализации э-ОИР, имеющихся в распоряжении ВУЗа. Издержки на техническую поддержку, развитие и актуализацию э-ОИР ВУЗа в структуре эксплуатационных затрат системы управления знаниями (СУЗ) достигает 85%, при этом инвестиции в новые э-ОИР и технологии электронного обучения составляют лишь 15%. Для отечественных и зарубежных ВУЗов актуальной проблемой становится формирование организационно-экономических механизмов по снижению затрат на обновление э-ОИР и разработка моделей и инструментов, повышающих эффективность этого процесса.
Одним из перспективных направлений исследования является разработка средств управления индивидуальной и коллективной работой студентов и преподавателей в процессе обучения. В аналитическом отчете компании Аmbient Insight за 2008 год на рынке услуг электронного обучения выделяется отдельный сегмент – электронное обучение с использованием технологий совместной работы и социальных сетей с прогнозом роста на период до 2013 года до 28% от всего объема рынка электронных образовательных услуг.
Результатом использования технологий совместной работы для электронного обучения становится формализация части знаний, которые ранее считались неотчуждаемыми, неотделимыми от индивида. Это приводит к росту электронных информационных ресурсов, которые могут быть использованы в образовательном процессе ВУЗа. Возникает потребность в разработке инструментальных средств управления, позволяющих систематизировать возникающие знания на уровне СУЗ. Одним из перспективных решений, позволяющих управлять такими знаниями, является классификация их с использованием онтологического моделирования предметной области ВУЗа, анализ и последующее применение их для актуализации и развития имеющихся э-ОИР.
Такие инструментальные средства должны позволять производить оценку возможности актуализации и развития существующих э-ОИР ВУЗа на уровне объектов электронных учебно-методических комплексов (УМК) и публикацию их в СУЗ, что обеспечит повышение эффективности функционирования СУЗ за счет снижения издержек, связанных с развитием э-ОИР.
Определение экономического эффекта от актуализации э-ОИР на основе онтологии предметной области с использованием объектно-ориентированного подхода к управлению и с учетом увеличения стоимости э-ОИР как нематериальных активов ВУЗа является актуальной задачей повышения эффективности функционирования инновационного ВУЗа.
Степень научной проработанности темы.
Научной разработке теоретических и методологических проблем управления знаниями, электронными образовательными информационными ресурсами, оценки эффективности и качества обучения посвящены работы отечественных и зарубежных ученых и специалистов: Т.А. Гавриловой, В.Н. Касьянова, А.С.Клещева, Л.И. Лукичевой, Э.В. Попова, В.Б. Тарасова, Ю.Ф. Тельнова, В.Ф. Хорошевского, Е.А. Шалфеевой, а также Р. Санчез, Г. Мура, И. Нонака, М. Полани, Е. Стейн, М.К. Румизен М. Уайтхил, Ф. Харари и других.
Тем не менее, вопросы управления знаниями, возникающими в результате индивидуальной и коллективной работы в процессе обучения, использования их в образовательном процессе ВУЗа, являются недостаточно проработанными, что потребовало проведения исследования.
Теоретическую основу диссертации в части разработки экономико-математических методов оценки эффективности использования э-ОИР в процессах обучения, составили работы: Р. Рейли, В.М. Рутгайзера, В.П. Тихомирова, А.И. Уринцова, Р. Швайса и ряд других. Проведенный анализ показал, что существующие подходы не в полной мере отражают использование возможностей современных информационно-коммуникационных технологий при актуализации э-ОИР и управления ими с использованием модели предметной области ВУЗа, потребовавшими проведения дополнительного исследования.
Для экономико-математического моделирования использовались методы, разработанные Р. Беллманом, Л. Дайсом, Р. Флойдом, С. Уоршоллом.
Цели и задачи исследования
Целью диссертационного исследования является разработка моделей, методов и инструментальных средств, обеспечивающих эффективную актуализацию и развитие э-ОИР в СУЗ ВУЗа на основе модели предметной области на примере экономических специальностей.
Для достижения цели исследования поставлены и решены следующие задачи:
Разработка графового метода формализованного представления предметной области ВУЗа и построения расширяемой онтологии для управления актуализацией и развитием э-ОИР в СУЗ.
Моделирование технологии управления электронными образовательными информационными ресурсами для определения управленческих воздействий на структуру СУЗ и обеспечения экономической эффективности при актуализации.
Определение структуры затрат на актуализацию и развитие электронных образовательных информационных ресурсов для выявления специфики информационных ресурсов предметной области как объекта управления.
Разработка экономико-математических моделей оптимизации сроков, периодичности актуализации и оптимальной публикации обновлений электронных образовательных информационных ресурсов.
Создание методики оценки экономической эффективности управления э-ОИР на базе разработанных моделей с использованием количественных и качественных экономических показателей.
Внедрения разработанных методов, моделей и инструментов в процессы управления э-ОИР по экономическим специальностям ВУЗа.
Объект и предмет исследования
Объектом исследования являются экономические аспекты применения и развития технологий электронного обучения в ВУЗе.
Предметом исследования являются модели, методы и инструменты управления актуализацией и развитием э-ОИР на примере использования
э-ОИР для обучения экономическим специальностям.
Научная новизна исследования заключается в применении математических методов теории графов для формализованного представления модели предметной области ВУЗа в виде онтологии, в разработке экономико-математических моделей оптимизации сроков актуализации контента ВУЗа методами динамического программирования, их встраивании в инструментальные средства публикации обновлений контента для повышения экономической эффективности информационных технологий управления образовательным процессом ВУЗа.
Наиболее существенные результаты, полученные лично автором и составляющие научную новизну:
Разработан метод формализованного представления предметной области ВУЗа и построения модели предметной области в виде онтологии с использованием математического аппарата теории графов, который позволил систематизировать отношения между дисциплинами, их тематическими планами и отдельными понятиями дисциплин. Метод применен для управления актуализацией и развитием электронных образовательных информационных ресурсов в системах управления знаниями и позволил обеспечить систематизацию контента и создать основу для решения задач оптимизации периодичности и сроков актуализации.
Обоснована необходимость разделения информационной составляющей системы управления знаниями ВУЗа на информационные ресурсы, непосредственно использующиеся в образовательном процессе, и перспективные информационные запасы, которые используются для обновления контента, что позволило осуществить эффективную реструктуризацию и модернизацию методов сопровождения информационной системы ВУЗа и обеспечило встраивание разработанной модели предметной области в процессы управления контентом для мониторинга, верификации и регулярной публикации обновлений.
Сформирована новая, основанная на графовой модели предметной области, структура управления электронными образовательными информационными ресурсами. которая формализована в виде математических, информационных и компьютерных моделей. Её возможности реализованы в комплексе моделей управления электронными образовательными информационными ресурсами ВУЗа: функциональной модели, описывающей бизнес-процессы актуализации на основе стандарта IDEF0; структурной модели, описывающей технологию публикации на базе стандарта IDEF3; прагматической модели актуализации, позволяющей решать задачи оптимальной публикации электронных образовательных информационных ресурсов в системе управления знаниями ВУЗа в результате сравнения графов метаданных публикуемого и существующих документов для обеспечения целостности системы электронных учебно-методических комплексов.
Графовая модель предметной области применена для разработки экономических методов управления контентом, что позволило по-новому поставить и решить задачи оптимизации: периодичности актуализации, реализуя возможности функции Беллмана, публикации обновлений в системе управления знаниями ВУЗа на базе алгоритме Флойда-Уоршолла, управления временем технологического процесса актуализации с использованием метода сетевого планирования и управления. Методы образуют единый комплекс, позволяющий осуществлять эффективное управление процессом актуализации учебно-методического контента ВУЗа.
Для определения экономической эффективности разработанных экономико-математических методов управления электронными образовательными информационными ресурсами предложен метод, учитывающий новую структуру трудозатрат при актуализации, возможности многократной публикации обновлений на основе объектно-ориентированного метода управления контентом и развитие нематериальных активов ВУЗа.
Разработаны инструментальные и программные средства, обеспечивающие решение инновационных задач определения несоответствий э-ОИР в реальном времени, управления регулярной актуализацией э-ОИР на основе модели предметной области, которые отличаются новыми возможностями декомпозиции в виде понятийного аппарата и его агрегирования на основе графовой модели предметной области. Это позволило усовершенствовать информационную технологию актуализации путем обеспечения междисциплинарной интеграции и целостности контента при его регулярном обновлении (на примере экономических специальностей).
Теоретическая и практическая значимость результатов диссертации
Теоретическая значимость заключается в разработке методов представления предметной области вуза на основе онтологии, обеспечивающих экономически эффективное управление э-ОИР ВУЗа и улучшение количественных и качественных характеристик э-ОИР в составе СУЗ, а также сокращение срока включения актуальных э-ОИР в образовательный процесс.
Практическая значимость заключается в планомерном осуществлении актуализации и развития э-ОИР ВУЗа с помощью предложенных моделей и инструментальных средств с целью снижения эксплуатационных затрат СУЗ. Модели и методы могут применяться для управления знаниями в различных организациях, формализации неявных знаний и использования их при актуализации и развитии информационной составляющей СУЗ. Созданы инструментальные средства актуализации э-ОИР, обеспечивающие снижение эксплуатационных затрат, связанных с актуализацией и развитием э-ОИР.
Область исследования. Содержание диссертационной работы соответствует п.1.2. «Теория и методология экономико-математического моделирования, исследование его возможностей и диапазонов применения: теоретические и методологические вопросы отображения социально-экономических процессов и систем в виде математических, информационных и компьютерных моделей» и п.2.6. «Развитие теоретических основ методологии и инструментария проектирования, разработки и сопровождения информационных систем субъектов экономической деятельности: методы формализованного представления предметной области, программные средства, базы данных, корпоративные хранилища данных, базы знаний, коммуникационные технологии» паспорта специальности 08.00.13 «Математические и инструментальные методы экономики».
Апробация и внедрение результатов исследования. Основные результаты используются для повышения эффективности актуализации э-ОИР: в Минском филиале Московского государственного университета экономики, статистики и информатики (МЭСИ); в Государственном институте управления и социальных технологий Белорусского государственного университета (ГИУСТ БГУ).
Публикации. По теме диссертационного исследования опубликовано 8 научно-практических работ общим объемом 6,5 п.л., из них 2 в журналах, рекомендованных ВАК общим объемом 1,2 п.л.
Структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, трех глав, заключения, списка литературы и приложений. Общий объем работы составляет 149 страниц. Диссертация содержит 4 приложения, 12 таблиц и 27 рисунков. Список использованной литературы состоит из 137 наименований.
Основные тенденции в развитии инструментальных средств управления электронными образовательными информационными ресурсами
Оба метода являются необходимыми для управления ИЗ и преобразования их в ИР при создании интегрированной СУЗ ВУЗа, так как комбинирование индивидуальных и коллективных методик воспроизводства знаний получает все более широкую реализацию в инструментальных средствах СУЗ. Это подтверждается исследованиями Моррисона и Вейсера [89], которые также доказали эффективность концепции дуального управления в СУЗ. Дуальное управление - развитие и актуализацию знаний в результате активной работы пользователей; - повышение качественного уровня знаний за счет обеспечения междисциплинарной интеграции отдельных э-ОИР как элементарных учебных объектов СУЗ; - количественный и качественный рост нематериальных активов инновационных организаций (в том числе, ВУЗов). Основными процессами управления формализованными знаниями пользователей СУЗ [109, с.7] являются: - поиск несоответствий э-ОИР изменившимся условиям внешней среды; - контекстная и персонифицированная идентификация, классификация и интерпретация ИЗ; - поиск ИР в ИЗ и внешних источниках знаний для устранения несоответствий (актуализации э-ОИР); - публикация актуализированных э-ОИР. Этим требованиям соответствуют технологии описания предметной области обучающего (ВУЗа) на основе построения онтологии. Понятие «онтология» было перенесено из области философии в область ИТ в работах Т. Грубера [125]. Онтология представляет собой точную спецификацию предметной области, которая включает словарь (имена) терминов предметной области и логические связи между ними, образуя указатель понятий и связи между этими понятиями [35]. Прикладное применение онтологии нашли в СУЗ и многоагентных интеллектуальных системах [109, с.71-72]. Основными преимуществами модели предметной области в виде онтологии при использовании в качестве логической основы СУЗ являются: универсальность метода описания, возможность использования с различными технологическими платформами, распшряемость, наличие механизмов проверки на внутреннюю непротиворечивость. Эти свойства позволяют обеспечить идентификацию, локализацию, документирование, систематизацию, тиражирование, интерпретацию знаний пользователей, формировать и накапливать ИЗ в рамках единой платформы СУЗ и должны реализовываться в Инструментальной часть архитектуры СУЗ, которая регулируются стандартами на интерфейсы, форматы, протоколы обмена ИР.
Схема взаимодействия элементов информационной среды ВУЗа представлена на рис. 1.1.2. На основе ИР ВУЗа формируются образовательные ИР, включающие традиционные образовательные ИР и э-ОИР. Э-ОИР являются более динамичными за счет возможности постоянной их актуализации. Носители неформализованных знаний (пользователи СУЗ: студенты, преподаватели) определяют соответствие э-ОИР внешним источникам знаний и условиям внешней среды. При наличии таких несоответствий они могут обеспечивать актуализацию и развитие э-ОИР ВУЗа с использованием внешних источников знаний. Модель предметной области в структуре ИР направляет пользователей на поиск информации во внешних источниках и позволяет классифицировать, структурировать, интерпретировать ИР и ИЗ.
Затраты на развитие и регулярное обновления э-ОИР традиционными методами значительно превышает первоначальные инвестиции в разработку базовой информационной составляющей СУЗ [67]. Решение этой экономической проблемы связано с: - разработкой моделей и методов управления формализованными знаниями пользователей СУЗ с целью повышения эффективности функционирования СУЗ; - снижением затрат, связанных с актуализацией и развитием э-ОИР, используя дополнительные э-ОИР, возникающие в результате индивидуальной и групповой работы с использованием ИКТ.
Таким образом, для эффективного управления э-ОИР необходима разработка модели управления, предусматривающей комбинирование проектного и распределенных методов на основе дуального подхода, с учетом адаптации процессов управления актуализацией э-ОИР и конкретизации объектов управления. Это обеспечит обработку формализуемых знаний пользователей, возникающих в результате индивидуальной и коллективной работы, на уровне архитектуры СУЗ и реализацию их в инструментальных средствах.
Стратегия развития инструментальных средств управления э-ОИР направлена на сокращение эксплуатационных затрат и трудозатрат, связанных с управлением актуализацией ИР и ИЗ и улучшением их качественных характеристик. Современные тенденции в развитии инструментальных средств приводят к необходимости реинжиниринга технологической части архитектуры СУЗ [31]. Сегментация рынка инструментальных средств обработки э-ОИР [134] требует использования унифицированных подходов к построению технологических систем (ТС) в образовании.
Проблема должна решаться использованием стандартов и соглашений, обеспечивающих совместимость форматов э-ОИР, интерфейсов, протоколов обмена данными [22]. Разработка и внедрение унифицированных подходов к построению открытых систем обеспечивает переносимость э-ОИР (интеропера-бельность), стабильность подготовки э-ОИР и другие преимущества.
Современные тенденции в области научной и прикладной разработки унифицированных подходов к построению ТС отражены в исследованиях организаций и объединений: ADL, AICC, ARIADNE, CENflSSS, DCMI, EdNA, GEM, ШЕЕ, IMS, ISO, PROMETEUS [64].
Математические модели и методы управления электронными образовательными информационными ресурсами
Расширение функциональных возможностей СУЗ на основе проектного и распределенного методов управления э-ОИР и разработка инструментальных средств актуализации и публикации э-ОИР потребовали создания технологической основы для управления ИР и ИЗ ВУЗа. В качестве такой структуры выступает модель предметной области ВУЗа в виде онтологии. Основными целями построения онтологии предметной области ВУЗа определены: -формирование единого машиночитаемого указателя понятий и связей между ними (горизонтальных, вертикальных) для унифицированной интерпретации данных, информации, знаний;-создание единого инструментария для технологических платформ, используемых для управления э-ОИР; -внедрение единых стандартов машинной обработки формализованных знаний. Синтаксическая структура онтологии представляет собой набор последовательно связанных модулей, объединяющих совокупности определений терминов (сущность — связь —»отношение — функция) и онтологические соглашения [55, с.285].
В результате построения онтологии предметной области, создаются машиночитаемые определения понятий (могут описываться как понятия предметной области, так и смежных областей) и связи между ними, выражаемые в виде отношений (Ret), функций (Fund) и атрибутов (Attf). Модель онтологии должна обладать свойствами детализированности, логической непротиворечивости, явного разделения понятий, их свойств и отношений между ними [85, с.387]. Перспективные технологии семантической сети, активно развиваемые в современных теоретических и прикладных исследованиях, основываются на использовании средств и методов онтологии и онтологического анализа [49, с.217-220].
Для построения онтологии предметной области наиболее удобным с точки зрения визуального представления и математического обеспечения является аппарат математической теории графов. Использование сетевых графов в описании онтологии является методом, подтвердившим свою эффективность.
Одним из основных документов, регламентирующих использование онтологии, является рекомендация международного консорциума w3c.org [126]. Основными понятиями для описания онтологии являются классы, отношения и атрибуты. Среди требований к описанию логики онтологии выделим детализиро-ванность, точность, непротиворечивость, обоснованность. В качестве рекомендуемых сфер применения онтологического анализа разработчики называют [125]: веб-порталы, репозитории ИР, а также процессы управления контентом, разработки документации, распределенных вычислений [110, с.5-6].
Выделяется два класса языков формализованного представления онтологии: с фиксированным семантическим базисом (RDF, OWL и др.) и с расширяемым семантическим базисом (KIF). Языки первой группьг используются для решения прикладных задач, второй группьг — для построения онтологии с исчерпывающим тезаурусом (реальных онтологии) [37]. При выборе программных продуктов для построения и анализа онтологии были учтены следующие факторы: а) интероперабельность: онтологии должны быть наследуемыми и масштабируе мыми. Свойства интероперабельности должны обеспечивать дополнение созда ваемой онтологии понятиями из смежных областей знаний; б) эволюция онтологии: онтологии должны иметь возможность изменения при изменении предметной области, подлежащей описанию, а также обеспечивать де тализацию новых или существующих объектов; в) совместное использование онтологии: различные источники данных должны предусматривать контролируемое расширение существующих онтологии; г) непротиворечивость: автоматический логический анализ отношений между элементами онтологии должен обеспечивать их непротиворечивость; д) баланс выразительности и расширяемости: наряду с широкими возможностями для описания крупных массивов знаний, требования, предъявляемые концепцией семантической сети, указывают на расширения возможностей автоматизированно го анализа понятий («машинньге рассуждения»); е) совместимость с различными СУЗ: средства описания онтологии должны обес печивать совместимость с существующими промышленными и технологическими стандартами, а также приведение создаваемых онтологии к стандартизированным формам; ж) интернализация: использование многоязычных ИР требует наличия возможно сти использования различных естественных языков для описания предметных об ластей, а между аналогичными элементами предметных областей должны обеспе чиваться отношения синонимичности, частичной совместимости. Разделяются понятия «реальной онтологии» и «онтологии для конкретного проекта» [12, с.3-4]. Для реальных онтологии важным свойством является полнота, когда в онтологиях для конкретных проектов ключевым является достаточность для решения прикладных задач. Модель онтологии для конкретного проекта должна также иметь возможность масштабирования до реальной онтологии и соответствовать всем базовым требованиям, предъявляемым к полнофункциональной модели онтологии. При публикации официальной онтологии ГОС, вопросы, связанные с построением моделей онтологии ВУЗов будут стандартизированы. Графовая математическая модель онтологии Подготовительный этап: разработка структуры модели Для обеспечения однозначности описания модели онтологии, определим связи между элементами в виде графовых моделей. В качестве вспомогательных графов [37, с.5-7] выделим: - графы таксономии сущностей и связей онтологии: модель Node, Arch , где вершины соответствуют сущностям и экземплярам, а дуги описывают связи между сущностями и экземплярами «является представителем» и «является потомком», при этом множество Node = {node h.. .node,} соответствует множеству классов сущностей онтологии, a Arch = {arch],... archj) - множество однородных иерархических связей онтологии. С помощью графов таксономии вычисляются характеристики онтологии: глубина дерева понятий, глубина таксономии, другие свойства; - графы ролевых и предметно-ориентированных связей онтологии: модель Node , Arch , где вершины соответствуют классам сущностей, а дуги описывают связи между сущностями видов «является представителем» и «является потомком», при этом множество Node = {node ],...node)} соответствует множеству сущность - экземпляр онтологии, a Arch = {arch і,... arch j} — множество связей онтологии, отличных от иерархических. С помощью графов ролевых и предметно-ориентированных связей строится модель неиерархических отношений онтологии.
Экономико-математические методы управления электронными образовательными информационными ресурсами
Функциональная модель управления ОИР ВУЗа в нотациях стандарта 1DEF0 приведена в приложении 1. Она представляет собой шестиуровневую иерархию функциональных модулей, обеспечивающих поддержку формирования и ведения официальных и альтернативных ОИР ВУЗа с учетом требований нормативных правовых актов, стандартов и учебно-методических документов. Модель разработана с использованием программного комплекса BPwin и используется как эффективный инструмент визуализации и обеспечения администрирования э-ОИР. Фрагмент функциональной модели управления э-ОИР приведен на рис. 2.2.5.
Технология информационного обмена документированными знаниями между ВУЗом (обучающим) и студентами (обучаемыми) документированных знаний представлена как совокупность операций, переходов, маршрутов, процессов, обеспечивающих передачу знаний и аттестацию их части как интеллектуальной собственности. Результаты моделирования технологий информационного обмена документированных знаний для формирования ОИР непосредственно связаны с управлением этими ресурсами и их эффективностью на базе визуализированных функциональных моделей. Объектами управления являются внешние (традиционные и электронные) и внутренние (традиционные и электронные) ОИР.
Результатом комплексного моделирования технологии информационного обмена является формализация процессов управления э-ОИР в части актуализации и развития информационной составляющей СУЗ ВУЗа и оказания информационных услуг на их основе актуализируемых э-ОИР. Модель позволяет использовать в СУЗ формализованные знания пользователей, отвечающие требованиям и критериям оценки эффективности управления э-ОИР на основе модели предметной области ВУЗа. В дальнейшем она может выступать как основа для системы управления этими ресурсами, а также как ядро построения информационно-экономических моделей образовательного менеджмента.
Взаимосвязь разработанных методов и моделей управления актуализацией и развитием э-ОИР приведена на рис. 2.2.6. Структурная модель системы технологий позволяет осуществлять управление технологиями актуализации э-ОИР. Прагматическая модель позволяет производить оценку ИР и ИЗ. Функциональная модель реализации технологии информационного обмена обеспечивает управление актуализацией э-ОИР на уровне бизнес-процессов. Модель предметной области ВУЗа обеспечивает структурную основу инструментальных средств обновления и развития ИР и ИЗ ВУЗа.
Схема взаимодействия моделей и методов управления э-ОИР Методы оценки экономической эффективности управления актуализацией и развитием э-ОИР должны предоставлять возможности анализа: - трудозатрат на обеспечение актуальности э-ОИР; - эксплуатационных затрат, связанных с обеспечением актуальности информационной составляющей СУЗ ВУЗа; - экономических эффектов от использования объектно-ориентированных методов управления, технологий совместной работы. При разработке и эксплуатации СУЗ в целом и систем управления э-ОИР необходимо учитывать затраты, возникающие в ходе эксплуатации, связанные с актуализацией базового контента. Обычно стоимость регулярного обновления информационных ресурсов значительно превышает первоначальные инвестиции в разработку информационной составляющей СУЗ. С ростом количества э-ОИР, с увеличением их технологической сложности, возрастают и затраты на их актуализацию. Многие э-ОИР готовятся коллективами авторов, объединяющих внешних экспертов, преподавателей, инженеров по управлению знаниями, дизайнеров, программистов, студентов. Преимуществами методики ТСО применительно к оценке эффективности актуализации и развития э-ОИР является: - возможность идентификации прямых и косвенных издержек при разработке, внедрении и использовании СУЗ, т.к. значительная часть расходов и издержек связаны с трудозатратами на актуализацию базового контента; - управление процессами, обучение и операции с используемыми инструментальными средствами, которые, как правило, не включаются в разделы бюджета, напрямую связанные с эксплуатацией СУЗ. Методика ТСО предоставляет механизмы, позволяющие идентифицировать прямые и косвенные затраты, возникающие в ходе эксплуатации СУЗ. С учетом адаптации классической методики под задачи оценки стоимости актуализации э-ОИР, к затратам на внедрение системы относятся: приобретение оборудования, программного обеспечения; обучение пользователей: обучение администраторов, обучение преподавателей, обучение студентов, косвенные затраты при самообучении и другие. Затраты на выполнение функций управления включают: управление онтологией, управление тезаурусами, управление структурой метаданных, управление структурой гиперссылок, управление структурой э-ОИР и другие. Затраты на техническую поддержку связаны с: администрированием семантического портала, программированием элементов СУЗ, программированием дополнительных элементов визуализации э-ОИР, технической поддержкой пользователей и рядом других. Затраты на разработку, модернизацию, развитие включают: оплату по авторским договорам, внутренние гранты, оплату за рецензирование ОИР, амортизацию ОИР и другие. Для определения экономической эффективности моделей, методов и инструментальных средств, позволяющих осуществлять актуализацию и развитие информационной составляющей СУЗ в результате активности пользователей в системе оценки экономических характеристик инновационного ВУЗа, были определены уровни актуализации э-ОИР в зависимости от трудозатрат и объема используемых дополнительных э-ОИР. Поскольку СУЗ представляет собой программный комплекс, для управления э-ОИР использованы руководящие документы в области информационных технологий. В стандарте [5] определены виды сопровождения (коррекция: профилактическое, корректирующее; модернизация: адаптивное, полное). Применительно к практике управления актуализацией э-ОИР в СУЗ, существенными являются: - профилактическое сопровождение: актуализация контента путем внесения изменений в существующие э-ОИР (незначительная корректировка в связи с актуализацией данных, информации); - корректирующее сопровождение: модификация существующих э-ОИР для обеспечения его соответствия изменившимся условиям (корректировка в связи с появлением новых исследований для обеспечения актуальности) - адаптивное сопровождение: изменение (модификация), обеспечивающее актуальность в измененных или изменяющихся условиях (появление дополнительных э-ОИР, позволяющих модифицировать существующие э-ОИР, новых теоретических исследований); - полное сопровождение: модификация э-ОИР для обеспечения их актуальности и рабочих характеристик (появление значительного количества дополнительных э-ОИР, позволяющих полностью изменить существующие э-ОИР в СУЗ).
Информационно-технологические инструментальные средства управления электронными образовательными информационными ресурсами
Функциональное представление онтологии является более содержательной, что дало возможность визуально представить отношения между понятиями модели ОТЕЗ в которой присутствуют сложные связи между элементами (по сравнению с Оуп, ОДЕ, Ооп) Построение онтологии на основе математической модели позволило: - создать описание предметной области экономических специальностей, установления связей между понятиями предметной области, описания атрибутов и отношений между ними; - создать масштабируемую модель предметной области на основе требований ГОС для управления э-ОИР с учетом требований масштабируемости, интеропера-бельности, интернализации. Разработанная модель имеет возможность расширения до уровня реальной онтологии и конкретизации отдельных понятий. При необходимости взаимодействия с другими онтологиями в модели реализована возможность определения отношений с соответствующими классами и понятиями. Дополнительные свойства элементов онтологии описываются путем введения новых свойств классов: атрибутов, отношений и функций; - организовать основу с использованием концепции отчуждения знаний (см. п. 2.1) для функционирования системы актуализации ОИР в рамках расширяемой системы тезаурусов по учебным дисциплинам. Устойчивость и качественные показатели системы обеспечиваются ограничениями на количество компетенций у одного эксперта и рациональным числом экспертов по каждому классу тезаурусов; - создать на основе онтологии инструментальные средства управления э-ОИР, позволяющие осуществлять мониторинг несоответствий, систематизацию и классификацию ИР и ИЗ ВУЗа, публикацию актуализированных э-ОИР на семантическом веб-портале - разработать рекомендации по описанию метаданных для документов, исполь зуемых в системах дистанционного обучения и электронных библиотеках по спе циальностям экономической направленности; - предложенная модель может быть применена для описания других предметных областей с учетом адаптации под требования конкретных организаций. Прикладное значение метаданных, генерируемых на основе построенной в п. 3.1 онтологии, заключается в управлении объектами множества RLO. В результате построения и анализа модели онтологии предметной области создан программный комплекс управления образовательными ресурсами на основе программного обеспечения Microsoft, Adobe, собственных разработок. Модели управления э-ОИР на основе онтологии предметной области на примере экономических специальностей и концепции отчуждения были практически реализованы при разработке инструментальных средств управления э-ОИР. Дяя ее организации на основе элементов множества ТЕЗ (МЕЩ...,МЕТА !Уі) генерируются метаданные для непосредственного использования для индексации элементов {obji, ..., obji, ..., obj,} множества RLO. Для описания свойств {obji, obji, —, objj используются дескрипторы метаданных. Дескрипторы метаданных подразделяются на: первичные {filelndex, attrib) и вторичные {directory - расположение документ; filename — название файла; path - путь к документу; size - размер документа; access—доступ к документу; short-filename - краткое название документа; docthumbnail — указание на приложение, в котором создан документ; docpagecount—объем документа; docsubject—предметная область документа; doctitle - заголовок документа; dockeywords — ключевые слова документа; docanthor — автор документа; doccomments — комментарии к документу; author - автор документа Adobe). Данные дескрипторы являются стандартными, за исключением дополнительного дескриптора {author}, необходимого для описания автора документов, созданных в среде Adobe. В качестве источника данных для дескрипторов dockey- words используются элементы множества ТЕЗ (МЕТА ...,МЕТА ), а для docsubject используются названия классов онтологии Оуп. Пример результата поискового запроса с использованием индексированных мета данных по дисциплине «Управление качеством» приведен на рис. 3.2.1. Для органи зации семантического поиска в данном примере с использованием метаданных ис пользуется программный продукт Aduna Autofocus Server. Для публикации документов используется технологическая схема (рис. 3.2.2). Различные виды э-ОИР (текстовые, визуальные, мультимедийные, модельные тренажеры и другие) готовятся к публикации путем разметки стандартизированных метаданных, генерируемых на основе модели онтологии ВУЗа. Они могут представляться в репозитории. Для объединения нескольких э-ОИР, используются кон-тентные приложения, которые позволяют компилировать документы и коррелировать их с помощью перекрестных ссылок на основе тезаурусов. э-ОИР может быть представлен в репозитории и в таком виде. При необходимости добавления интерактивных элементов, в э-ОИР могут интегрироваться инструменты взаимодействия с пользователем (обучаемым, обу- чающим). Для дополнительной визуализации (или придания дополнительных возможностей, например, для обучения лиц с ограниченными возможностями) производится дополнительная визуализация или вводятся мультимедийные компоненты. В технологической схеме для актуализации э-ОИР используются технологии отчуждения, для анализа эффективности э-ОИР применяются разработанные методы качественного анализа. Для конкретизации и прикладного использования технологической схемы разработан алгоритм публикации информационных ресурсов (приложение №4). Блок-схема алгоритма включает: -стадии предварительного анализа публикуемых э-ОИР; - циклы корректировки модели онтологии (Оуп, ОДЕ, ОГЕЗ); -механизмы установления гипертекстовой близости с ранее опубликованными в репозиторий э-ОИР на основе семантической близости; -циклы создания перекрестных ссылок с ранее опубликованными э-ОИР. Конкретным примером реализации является программное обеспечение электронной библиотеки Минского филиала МЭСИ. Документы в библиотеке размещаются через интерфейс пользователя после одобрения преподавателем (экспертом) по дисциплине. При корректной разметке метаданных на основе разработанных инструктивных документов, осуществляется автоматическая публикация документов. Разработанные скрипты на основе технологий Java и XML позволяют осуществлять компиляцию составных документов из отдельных элементов RLO в формате Adobe Acrobat.
Система публикации компилированных документов позволяет подготовить сводное электронное учебное пособие, состоящее из отдельных глав более общих курсов для обеспечения междисциплинарной интеграции по экономическим специальностям. Для защиты информации используются возможности формата Adobe Acrobat (зашита паролем, зашита от копирования и тиражирования на бумажном носителе), а также защита посредством персональной авторизации. За 4 года функционирования зарегистрировано более 1.500.000 посещений пользователями. Для составления рейтинга отдельных документов и дисциплин ведется учет посещений пользователей и их анкетирование.
Внедрение системы публикации документов в электронной библиотеке позволило обеспечить регулярную актуализацию учебных материалов, доступных студентам, на основе модели онтологии учебных дисциплин и тезаурусов по дисциплинам. Работа преподавателей со студентами проводится в рамках развития концепции отчуждения знаний. В результате обучения студенты становятся владельцами объектов ИС. Программное обеспечение электронной библиотеки позволяет вести учет объектов интеллектуальной собственности студентов.
В библиотеке в рамках учебных курсов публикуются различные RLO: видеоматериалы, слайды с голосовыми комментариями (формат .flv), презентации, текстовые материалы, симуляции, элементы деловых игр, мультимедийные практикумы.
