Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Анализ проблемы организации учебного процесса с использованием информационных технологий 14
1.1. Компьютерные методы и средства в учебном процессе 14
1.2. Дистанционная технология обучения 18
1.2.1. Общие понятия 18
1.2.2. Технологии дистанционного обучения 20
1.3. Информационно-образовательная среда 23
1.3.1. Общие понятия 23
1.3.2. Основные задачи и функции 24
1.3.3. Типовая структура и состав компонентов 26
1.4. Аналитический обзор существующих разработок, реализующих функции информационно-образовательных сред 28
1.5. Выводы по обзору разработок и постановка основных задач диссертационного исследования 39
Глава 2. Разработка моделей компонентов информационно-образовательной среды 47
2.1. Модель электронного учебного курса 47
2.1.1. Функциональная структура электронного учебного курса 47
2.1.2. Модель компонента «Теоретический конспект» 48
2.1.3. Модель компонента «Форум» 54
2.1.4. Модель компонента «Коллекция тестов» 59
2.1.5. Математическая модель построения электронного учебного курса .. 64
2.1.6. Структура электронного учебного курса 67
2.1.7. Инфологическая модель электронного учебного курса 68
2.2. Модели административно-организационных компонентов информационно-образовательной среды 69
2.2.1. Категории пользователей информационно-образовательной среды... 69
2.2.2. Административно-организационные функции информационно-образовательной среды 72
2.2.3. Модель подсистемы управления внешними пользователями 73
2.2.4. Модель подсистемы управления учебно-методическими ресурсами.. 74
2.2.5. Модель учебного плана 75
2.2.6. Модель подсистемы учета успеваемости 77
2.2.7. Модель подсистемы управления учебными курсами 79
2.3. Модель организации электронного документооборота 80
2.3.1. Функции системы автоматизации документооборота 80
2.3.2. Модель подсистемы управления контингентом студентов 81
2.3.3. Модель подсистемы учета финансовых документов 82
2.3.4. Модель подсистемы управления приказами 85
Глава 3. Модель процесса информационного взаимодействия Web-сервера информационно-образовательной среды с клиентским компьютером 88
3.1. Постановка задачи моделирования 88
3.2. Исследование объекта моделирования 94
3.2.1. Классический механизм информационного взаимодействия 94
3.2.2. Распределенный механизм информационного взаимодействия 96
3.2.3. Исследование характеристик компонентов модели 98
3.3. Модель входного потока запросов 107
3.4. Имитационная модель процесса информационного взаимодействия ... 114
3.5. Проверка адекватности модели 118
3.6. Анализ результатов моделирования 121
Глава 4. Архитектура и программная реализация компонентов информационно-образовательной среды 131
4.1. Архитектура информационно-образовательной среды 131
4.2. Программная реализация информационно-образовательной среды ... 136
4.2.1. Программная платформа 136
4.2.2. База данных 137
4.2.3. Web-модули 139
4.2.4. Автоматизированные рабочие места 143
4.3. Обеспечение информационной безопасности компонентов информационно-образовательной среды 144
4.3.1. Архитектура безопасности Интернет-приложений 144
4.3.2. Обеспечение безопасности модулей информационно-образовательной среды 145
Заключение 148
Список литературных источников 152
Приложение 161
- Аналитический обзор существующих разработок, реализующих функции информационно-образовательных сред
- Математическая модель построения электронного учебного курса
- Имитационная модель процесса информационного взаимодействия
- Программная реализация информационно-образовательной среды
Введение к работе
На протяжении ряда лет во всех передовых странах мира наблюдается тенденция стремительного развития образовательных технологий, вызванная интенсивным внедрением компьютерных телекоммуникационных сетей, современных мультимедийных средств и средств автоматизации [2, 4, 17, 54, 68, 79].
С технологической точки зрения, дистанционное обучение представляет собой закономерное развитие методов использования новых информационных технологий в системе образования [22]. Использование таких средств не является самоцелью, а лишь средством интенсификации учебного процесса. Попытки достичь этой цели предпринимаются уже, по крайней мере, на протяжении последних 35 лет - с момента появления в вузах первых образцов вычислительной техники [58, 59, 65, 66]. Однако, только сейчас, когда компьютеры действительно стали приобретать качества, позволяющие называть их интегральными устройствами обработки информации и телекоммуникации, появилась возможность реально почувствовать результаты достижения заветной цели. Дело в том, что современная технологическая база позволяет превратить совокупные знания, которыми располагают вузы, в виртуальный ресурс, доступный учащемуся в любое время, в любом месте и в любом контексте, определяемом самим учащимся.
Возникновение всемирной компьютерной сети открыло возможность использования информационных ресурсов и интеллектуального потенциала практически любого учебного заведения мира. Использовать открывшиеся возможности - это, наверно, самая актуальная задача всей системы образования.
Популярность дистанционных видов обучения вызвана рядом причин, основными среди которых можно назвать следующие [71]:
стремление получить образование в учебных заведениях, удаленных от места жительства;
невозможность отрываться от производственного или иного процесса; стремление минимизировать материальные затраты на получение образования;
борьба вузов за образовательный рынок.
Особую популярность этот вид организации обучения приобрел в странах, характеризующихся:
значительными территориями (расстояниями от места жительства обучающегося до учебного заведения); невысоким уровнем жизни; неустойчивым экономическим положением;
наличием высокого уровня неудовлетворенного спроса на образовательные услуги.
Все эти факторы в той или иной степени относятся и к России [37, 48].
Очевидно, что на начальных этапах внедрения в России образовательных технологий на основе компьютерных телекоммуникаций, могут возникнуть существенные трудности и помехи [53], среди которых:
недостаточно насыщенный компьютерный парк учебных учреждений и индивидуальных пользователей;
недостаточное развитие компьютерных телекоммуникационных сетей в России, их нестабильность;
недостаточная компьютерная грамотность и информационная культура населения, что создает дополнительные психологические барьеры в развитии телекоммуникационных методов обучения.
Однако, отечественной академической общественностью однозначно признается перспективность работ в области дистанционного обучения и создания систем, ориентированных на максимальное использование информационных технологий [71].
В силу описанных выше причин отечественные системы сетевого дистанционного обучения делают только первые шаги. В других же странах наблюдается бурный рост числа учебных заведений, использующих технологии дистанционного или виртуального обучения.
Анализ опыта исследований и разработок европейских и американских коллег показывает, что во многих странах мира уже много лет успешно развиваются технологии, позволяющие использовать сеть Интернет для обучения различных категорий населения [81, 82, 83]. Эта технология обучения - дистанционное обучение - является в какой-то степени аналогом российской заочной формы, но основывается на использовании передовых педагогических и сетевых компьютерных технологий.
В мире разработаны и успешно используются различные системы дистанционного обучения, включающие в свой состав электронные библиотеки учебных курсов, дополнительных материалов и широкий набор сервисных функций, обеспечивающих организацию учебного процесса. Среди наиболее известных можно отметить: «Британский Открытый университет», «Открытый университет Нидерландов», «Центр открытого обучения» (Испания), «Агентство по открытому обучению» (Австралия), «Государственный университет штата Пенсильвания» (США), «Национальный университет дистанционного образования» (Бразилия) и многие другие [71]..
В настоящее время на рынке представлено достаточно большое число программных продуктов, предназначенных для осуществления информационного обеспечения процесса дистанционного обучения [19, 26, 46, 70]. Однако большая их часть не удовлетворяет критериям, предъявляемым к ним в соответствии с существующими особенностями развития дистанционных технологий в реальных образовательных учреждениях [72]. Поэтому прямое их использование в условиях большинства российских вузов зачастую затруднено.
Анализ представленных. на рынке информационно-обучающих систем показывает их преимущественную ориентацию на использование on-line
8 режима взаимодействия с учебным центром, который может быть эффективно реализован только в условиях качественных каналов связи. В России это условие выполняется еще далеко не во всех даже центральных районах, не говоря уже о периферии. Поэтому данный фактор будет еще возможно долгое время оставаться решающим в выборе обучаемым той или иной учебной платформы для получения образования с использованием дистанционных технологий.
Другим важным фактором, сказывающимся на сложности непосредственного использования предлагаемого программного обеспечения, является необходимость адаптации функциональных возможностей приобретаемого продукта, в первую очередь в части организации учебного процесса и управления документооборотом, к требованиям реального учебного заведения, что зачастую затруднено.
Учитывая выше изложенное, разработка информационно-образовательной среды, учитывающей требования современных российских вузов по организации процесса обучения, а также особенности состояния сетевых коммуникаций в регионах России, представляется чрезвычайно актуальным в современных условиях.
Объектом исследования данной работы является дистанционная технология обучения.
Предметом исследования является комплекс программно-технических средств, обеспечивающих реализацию дистанционной технологии обучения.
Целью работы является разработка комплексной информационно-образовательной среды для реализации дистанционной технологии обучения в условиях реального технического вуза. Данная цель предполагает решение следующих задач:
Анализ существующих программных продуктов, выполняющих функции информационно-образовательных сред.
Оценка требований к структуре информационно-образовательной среды и функциональным возможностям отдельных ее компонентов.
Построение информационной модели информационно-образовательной среды, и разработка на ее основе структуры данных и технологии доступа пользователей из корпоративной сети учебного центра и через Интернет к этим данным.
Комплексный анализ структуры хранения учебно-методических материалов в качестве ресурса информационно-образовательной среды и построение математической и информационной модели учебного курса.
Реализация эффективных механизмов информационного сетевого взаимодействия Интернет-компонентов системы.
Разработка программных средств автоматизированных рабочих мест для выполнения стандартных процедур администрирования и организационных функций персоналом учебного заведения, а также программного обеспечения Интернет-модулей для реализации индивидуального рабочего пространства преподавателей и студентов учебного заведения в сети Интернет.
Методы исследования. Проведенные в работе исследования базируются на использовании теории математического моделирования, аппарата баз данных, а также методов модульного и объектно-ориентированного программирования.
Научная новизна работы заключается в следующем:
Проведен анализ и систематизация существующих программных
продуктов, выполняющих функции информационно-
образовательных сред.
Предложен распределенный механизм сетевого информационного взаимодействия клиента и сервера Интернет-ориентированной информационной системы, повышающий ее эффективность.
Разработаны пакеты математических и имитационных моделей процесса информационного взаимодействия Web-сервера системы с клиентским компьютером в классическом и распределенном режимах функционирования, учитывающие свойства системы и структуру входного потока запросов.
Разработаны пакеты информационных и математических моделей информационных и административно-организационных компонентов информационно-образовательной среды.
Практическая ценность работы. Разработанные программные средства могут быть использованы для организации учебного процесса на контрактной или бюджетной основе в любых высших учебных заведениях по программам высшего и послевузовского образования, на курсах профессиональной переподготовки и повышения квалификации с использованием традиционных или дистанционных технологий обучения.
Предложенный распределенный механизм информационного взаимодействия может быть использован при создании любых информационных Интернет-ориентированных клиент-серверных систем, функционирующих в условиях некачественных каналов связи на серверном оборудовании низкой производительности.
В настоящее время разработанная информационно-образовательная среда внедрена в эксплуатацию в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Уральский государственный технический университет — УПИ» (г. Екатеринбург), Федеральном государственном учреждении «Уральский центр стандартизации, метрологии и сертификации» (г. Екатеринбург) и Государственном образовательном учреждении «Уральский колледж метрологии и качества» (г.
Среднеуральск) Акты внедрения результатов диссертационной работы представлены в ПРИЛОЖЕНИИ 4.
В базе данных среды содержатся данные всех студентов и абитуриентов факультета дистанционного образования УГТУ-УПИ (более 3000 человек). Организационные компоненты среды эффективно используются для организации документооборота факультета при зачислении абитуриентов, управлении движением контингента студентов и преподавателей, составлении расписания очных занятий, учете успеваемости, управлении учебными и рабочими планами, работе с финансовыми документами.
Web-модули среды используются для организации учебного процесса студентов факультета дистанционного образования через сеть Интернет. Пользователи среды имеют доступ к информационным сообщениям и объявлениям организационного характера, расписанию занятий, справочной информации о составе учебных дисциплин текущего и последующих семестров, информации о своей текущей успеваемости, электронным учебно-методическим материалам, средствам общения и контроля знаний. В настоящее время в качестве пользователей среды зарегистрировано около 100 человек.
Для осуществления учебного процесса по дистанционной технологии обучения, с использованием инструментальных средств среды создан ряд учебных курсов по некоторым дисциплинам естественнонаучного, общегуманитарного, социально-экономического и специального циклов.
Структура диссертационной работы. Диссертационная работа состоит из четырех глав, заключения и приложений.
В первой главе анализируется проблема организации учебного процесса с использованием информационных технологий. Приводится обзор и классификация применения компьютерных методов и средств в учебном процессе. Дается определение и описываются свойства дистанционной технологии обучения. Формулируются понятия, функции и типовая структура информационно-образовательной среды. Приводится обзор существующих
12 зарубежных и отечественных программных разработок, выполняющих функции информационно-образовательных сред. На основе анализа разработок формулируются основные задачи диссертационного исследования.
Во второй главе описываются математические и инфологические модели компонентов информационно-образовательной среды. Рассматриваются компоненты электронного учебного курса, административно-организационные Web-компоненты и компоненты подсистемы организации электронного документооборота. Дается функциональная структура электронного учебного курса. Предлагаются математические и инфологические модели компонентов «Теоретический конспект», «Форум» и «Коллекция тестов», а также математическая модель построения курса. Рассматриваются категории пользователей и административно-организационные функции информационно-образовательной среды. Предлагаются инфологические модели подсистем управления внешними пользователями, учебно-методическими ресурсами, учебными планами, учетом успеваемости, учебными курсами. Рассматриваются функции системы автоматизации документооборота и предлагаются инфологические модели соответствующих компонентов среды.
В третьей главе описывается модель процесса информационного взаимодействия Web-сервера информационно-образовательной среды с клиентским компьютером. Описывается классический механизм информационного взаимодействия и предлагается новый распределенный механизм взаимодействия. Ставится задача моделирования системы функционирующей в каждом из рассмотренных механизмов с целью выявления наиболее оптимального из них. Описывается методика, и приводятся результаты исследования свойств моделируемой системы. Предлагается модель входного потока запросов. Описывается созданная на основе полученных данных имитационная модель системы. Приводятся результаты исследования механизмов информационного взаимодействия, полученные с помощью созданной модели.
13 Четвертая глава содержит описание архитектуры и особенностей программной реализации всех подсистем информационно-образовательной среды. Предлагается логическая и информационная структура информационно-образовательной среды. Формулируются требования к программной реализации компонентов среды. Описывается архитектура сервера баз данных, сервера приложений и особенности программной реализации Web-модулей среды. Описываются особенности технологии построения автоматизированных рабочих мест подсистемы автоматизации документооборота. Рассматриваются подходы по обеспечению информационной безопасности компонентов информационно-образовательной среды.
В заключении перечислены основные результаты диссертационной работы.
В приложения вынесены исходные тексты программ моделей процесса информационного взаимодействия на языке имитационного моделирования GPSS, виды экранных форм клиентских Интернет-компонентов и автоматизированных рабочих мест информационно-образовательной среды, а также копии актов внедрения результатов диссертационной работы.
Аналитический обзор существующих разработок, реализующих функции информационно-образовательных сред
Первые коммерческие ИОС начали появляться на рынке программного обеспечения начиная с конца 1995 года [26]. В настоящее время на рынке программных продуктов учебного назначения представлен достаточно обширный перечень программных продуктов, реализующих функции ИОС. Наиболее известные из них представлены в таблице 1.1. ИОС WebCT разработана Университетом Британской Колумбии (http://www.webct.com). Основные свойства WebCT [70]: Инструмент предназначенный для создания содержания курса (разделов, страниц с лекциями, вопросов для самопроверки и т.д.).
Средства коммуникации: доска объявлений, почта, чат, доска для рисования. Помощь (подсказки, гипертекстовый help). Возможность публикации Часто Задаваемых Вопросов. Календарь курса. Тесты. WebCT позволяет использовать следующие типы вопросов: выбор одного варианта из многих; выбор многих. вариантов из многих; короткий ответ; развернутый ответ; выбор соответствия; вычисление значения. Инструментарий студента: информация о личной деятельности, создание домашней страницы, зачетная книжка, поиск (по материалам курса), личные записи, закладки, карта курса, ящик для обмена файлами, работа с CD-ROM с дополнительными материалами. Преподавателю, снабдить студента этими инструментами, не представляет никакой сложности, достаточно только включить их в режиме редактирования курса и они будут доступны студенту. WebCT включает [26]: UNIX сервер с одновременным обслуживанием до 30000 студентов; удобные средства преподавания для быстрой разработки качественных сетевых курсов, включая хорошо протестированные шаблоны для создания курсов; глобальный гипертекстовый словарь терминов по курсу, средства поиска информации в курсе, в соотвествии с указанным шаблоном, обширные библиотеки мультимедийных файлов; многофункциональные средства для студентов, включая on-line самотестирование студентов, доступ студентов к результатам их тестирования (визуализация ошибок студентов), мониторинг текущей академической успеваемости студентов, выставление студенческих работ на «доску объявлений», возможность изменения студенческого пароля, возможность установления студенческих «закладок» в тексте курса и быстрого их поиска, богатейшие коммуникационные средства, включая многофункциональную «доску объявлений», «тестовый диалог», электронную почту, «единый планшет», стриминг видео и многие другие функции. ИОС ToolBook II является разработкой фирмы Asymetrix. Эта среда включает три основных системы в свой состав [26]: систему «Инструктор» (Instructor), которая позволяет создавать мультимедийные обучающие системы на технической платформе Windows; систему «Издатель» (Publisher), которая позволяет создавать сетевые программы обучения и также программы обучения на CD ROM; систему «Библиотекарь» (Librarian), которая позволяет администраторам курса создавать on-line базы данных студентов и осуществлять мониторинг академической успеваемости студентов на протяжении всего курса. Одним из главных достоинств этой ИОС является тот факт, что она позволяет создавать разработчикам сетевых курсов так называемые «апплеты» (applets) на языках HTML и JAVA без необходимости знаний последних. Таким образом, разработчики сетевых курсов на базе ToolBook II могут достаточно легко создавать свои собственные желаемые добавления к ядру и базовым функциям этой ИОС, например, on-line тесты определенного типа или систему статистического анализа студенческих оценок по какому-либо учебному заданию.
Созданные таким образом новые приложения могут быть сохранены в среде ToolBook II с ее собственным расширением для файлов (ТВК) или традиционным расширением для HTML или JAVA файлов. Другой отличительной характеристикой этой ИОС является ее полуавтоматическая возможность создавать разнообразные мультимедийные шаблоны (templates), отражающие желаемую специфику курса, прикладной области, образовательной организации или компании. Такие шаблоны в ToolBook II называются Book Specialists. Поскольку ToolBook II работает под операционными системами семейства Windows, то эта среда совместима со многими технологиями компании Microsoft, например, ActiveX, OLE, Visual Basic Controls, Word, Excel, Access, PowerPoint, и др. Популярные базы данных Paradox и dBase также могут работать совместно с ToolBook II.
Математическая модель построения электронного учебного курса
ИОС «Прометей» выпускается Негосударственным образовательным учреждением «Институт виртуальных технологий в образовании» и имеет трехлетнюю историю. Разработчики системы отмечают такие особенности своего детища, как: наличие интерфейса на четырех языках (помимо русского, -украинский, казахский, английский и испанский), простоту в освоении, формат HTML, возможность встраивания готовых электронных курсов, гибкую систему тестирования, невысокие требования к компьютерам, наличие централизованной базы данных и множество других возможностей.
Представляет интерес система «Аванта», разработанная во Владивостокском государственном университете экономики и сервиса (http://avanta.vvsu.ru/) [46]. По определению разработчиков система призвана поддерживать интегрированную информационную обучающую среду, реализующую распределенную модель обучения. Функционально система близка системе «Прометей», хотя по структуре и реализации отличается.
В система дистанционного обучения в Интернет xDLS (extensible Disnce Learning System) [42] впервые в отечественной системе поддержан международный стандарт тестов IMS серии 1.01. Система имеет расширяемую многоплатформенную масштабируемую архитектуру, которая позволяет использовать ее на различных аппаратно-программных платформах (Windows, Unix) в локальных сетях и Интернет. Система поддерживает все основные функции (публикация учебных материалов, тестирование, администрирование) и может быть использована в учебных заведениях для комплексного решения широкого спектра задач — от тестирования до организации курсов дистанционного обучения.
В России создан Федеральный портал Система Открытого образования Министерства Образования Российской Федерации: Российский осударственный Институт Открытого образования (РГИОО) (www.openet.ru) [50, 63].
Виртуальное Представительство (ВП) РГИОО обеспечивает возможность доступа к научным и учебно-методическим материалам для сотрудников системы образования после их регистрации в качестве читателей электронной библиотеки ВП РГИОО. Через данное ВП осуществляется обучение технического и административного персонала, обеспечивающего работу ВУ и ВП ИОС ОО.
Виртуальное представительство учебного заведения — программный комплекс, реализующий типовой набор сервисных служб, обеспечивающих организацию учебного процесса через сеть Интернет по учебным программам базового учебного заведения.
В рамках федеральной целевой программы «Развитие единой образовательной информационной среды (2001-2005 гг.)» консорциумом вузов в составе Санкт-Петербургского института точной механики и оптики, Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета, Санкт-Петербургского государственного технического университета и Московского физико-технического института (государственный университет), а также при активном сотрудничестве с преподавателями Московского государственного университета, Петрозаводского государственного университета и Новосибирского государственного университета разработан и наполнен базовыми материалами Естественнонаучный образовательный портал (http://en.edu.ru) [14]. Портал создан с целью объединения в одной единой базе данных с мощными поисковыми возможностями как можно большего числа качественных образовательных ресурсов предназначенных для проведения, подготовки и сопровождения образовательного процесса по естественнонаучным дисциплинам.
Летом 2001 года свой программный продукт «СТ Курс» [64], предназначенный для организации дистанционного обучения, представила российская компания Cognitive Technologies.
Содержание курсов и программу обучения заказчик этого продукта будет определять и размещать в системе самостоятельно. В качестве возможных направлений применения «СТ Курса» Cognitive Technologies рассматривает общее бизнес-образование, специализированное обучение, мониторинг уровня знаний персонала, сертификацию клиентов и т. п.
К особенностям технической стороны «СТ Курса» можно отнести высокую скорость обработки запросов пользователей и небольшой объем передаваемых данных, что позволяет комфортно работать обладателям низкоскоростных линий связи.
В режиме самостоятельного обучения слушатели и преподаватели курса работают с С ДО «СТ Курс» в любое удобное время; в лекционном режиме -участники курса в определенные дни и часы недели находятся в виртуальном классе и взаимодействуют друг с другом в интерактивном режиме посредством чатов.
В качестве дополнительных возможностей для учащегося разработчики отмечают словарь, список литературы, графические иллюстрации, аудиозаписи, видеоролики, а также средства самоконтроля. Кроме того, посетитель сайта www.ctkurs.ru имеет возможность пройти ознакомительное обучение, зарегистрировавшись в качестве гостя.
Компания «ГиперМетод» в 2001 г. выпустила программный пакет eLearning Office 3000 [6], с помощью которого из исходных материалов можно собрать современный мультимедийный дистанционный учебный курс с возможностями организации опііпе-семинаров и конференций со встроенными системами поиска, навигации и словарями и с электронными методическими разработками. Инструментальный пакет eLearning Office 3000 предназначен, прежде всего, для преподавателей высших и средних учебных заведений, атакже для ІТ-специалистов, занимающихся проблемами дистанционного обучения.
Пакет состоит из трех компонент: ePublisher - для быстрого создания электронных учебных пособий; eAuthor - для создания дистанционных учебных курсов: учебного материала в мультимедийной форме, интерактивных систем тестирования, полнотекстовой поисковой системы по материалу учебника и средств связи с веб-сайтом Учебного центра; eBoard - для организации и управления интерактивными лекциями, семинарами, конференциями в интернете.
Имитационная модель процесса информационного взаимодействия
Назовем курсом перечень ссылок на информационные ресурсы, перечисленные в порядке их рекомендуемого изучения (использования). Назовем этапом курса ссылку на информационный ресурс определенного типа. Назовем компонентом курса информационный ресурс одного из перечисленных и описанных выше типов: Теоретический конспект; Коллекция тестов; Форум; Прочий компонент. Назовем элементом компонента курса любую структурно или логически выделенную информационную часть компонента курса. Для каждого из описанных выше типов компонентов курса в качестве элементов компонента курса могут быть использованы следующие части (см. таблицу 2.1) Представим математическую модель построения электронного учебного курса в терминах теории множеств. Множество всех компонентов курса Q назовем библиотекой компонентов . При \М\ =1 мы имеем одну группу, состоящую из всех этапов курса.
Соответственно, группировка по темам курса отсутствует. При A/=Q мы имеем количество групп равное количеству этапов курса, т.е. каждая группа будет состоять из одного этапа. В этом случае каждый этап курса раскрывает отдельную тему. При 7 M Cg мы имеем промежуточное решение, которое заключается в том, что этапы курса объединяются в группы, посвященные разным темам. Каждый компонент q может быть в соответствии со своим форматом разбит на несколько структурно или логически выделенных фрагментов, называемых элементами компонента курса: Назовем электронным учебным курсом упорядоченное множество пар этапов курса и элементов компонентов курса D:
Каждая пара элементов будет соответствовать связи этапа курса с элементом одного и его компонентов. Основным элементом курса является этап курса, который представляет собой ссылку на некоторый информационный ресурс из библиотеки компонентов курсов. Условной точкой ссылки может являться начало любой логически выделенной части компонента курса, например, раздела электронного конспекта лекций любого уровня, теста по разделу, ветви форума и т.п. Любой компонент курса из числа доступных в библиотеке компонентов может быть использован в курсе (путем ссылки на его часть) неоднократно либо не использован вовсе. Последовательность расположения этапов в курсе определяет рекомендуемую последовательность использования информационных ресурсов в процессе изучения курса. Чередование в курсе информационных ресурсов различного типа позволяет оптимальным образом сочетать различные виды деятельности обучаемого, например, ознакомление с теоретическим материалом раздела сменяет выполнение теста на самопроверку усвоения пройденного материала. Одновременно использование механизма объединения этапов курса в группы, например, по признаку принадлежности некоторой теме, позволяет разбить курс на ряд обособленных фрагментов, что позволяет логически связать части компонентов курса разных типов между собой, а также упростить навигацию по плану курса.
Программная реализация информационно-образовательной среды
Основными требованиями и критериями, применяемыми при выборе программно-аппаратной платформы для построения ИОС являются следующие [39]: способность в полном объеме выполнить поставленные перед ИОС задачи; высокий уровень безопасности, позволяющий исключить несанкционированный доступ к информации; достаточная скорость обработки запросов, обеспечивающая стабильную работу при прогнозируемом количестве пользователей; популярность и широта использования программного обеспечения, гарантирующие его поддержку и развитие в будущем; наличие в учебных заведениях технических специалистов, работающих с данным ПО, что снизит затраты на подготовку кадров; готовность ПО к работе с новейшими технологиями, использование которых планируется при развитии системы; возможность легкого переноса проекта на другую платформу. В соответствии с возлагаемыми на централизованную базу данных задачами, структурой и прогнозируемым объемом информации и для обеспечения совместимости с существующими подсистемами документооборота, в качестве системы управления базами данных был выбран Microsoft SQL Server 2000 [51]. Эта СУБД предоставляет набор необходимых средств для обработки информации и обладает достаточной для текущего этапа развития ИОС производительностью.
Программное обеспечение АРМ администратора учебного процесса и разработчика учебных курсов построено на базе Microsoft Access 2000 (за исключением отдельных модулей, не требующих работы с централизованной базой данных). Выбор этого продукта обусловлен хорошей интеграцией с Microsoft SQL Server 2000 и отсутствием высоких требований к квалификации персонала. Для построения Web-интерфейса используется технология ASP (Active Server Pages) [75] на базе Microsoft Internet Information Sevices 5.0 [5, 85]. Причиной выбора данной технологии стали следующие ее достоинства: 1) наличие компонента ADO (ActiveX Data Object) [21, 75] для получения доступа к базе данных; 2) интерпретируемый язык (файл с исходным кодом ASP одновременно является его исполняемым файлом, что упрощает процессы разработки и поддержки); 3) концепция "Session" - переменные для каждого пользовательского соединения (решение проблемы stateless-протокола HTTP); 4) удобный набор объектов-утилит (Server, Application, Request, Response, Session, ObjectContext); 5) наличие языка JScript (синтаксис распространенного языка Java, объектно-ориентированный подход, применяется как на стороне сервера, так и на стороне клиента при программировании сценариев DHTML). В качестве операционной системы на сервере используется Windows 2000 Server. Информационным ядром ИОС является централизованная база данных. Она хранит в себе данные о контингенте студентов и преподавателей, специальностях и дисциплинах, материалах учебного, методического и организационного характера, текущей успеваемости студентов и другую информацию.
База данных построена по реляционной модели, т.е. все данные представлены в виде двумерных таблиц. Исключением является часть учебно-методических ресурсов ИОС, которые выделены в виде набора отдельных файлов, расположенных на файл-сервере. К таким ресурсам относятся тексты учебников, графические, видео и аудио фрагменты учебных материалов и другие ресурсы произвольного формата (например, практикумы, выполненные с использованием технологии Macromedia Flash). Администраторы учебного процесса и разработчики курсов при работе с ПО АРМ получают доступ к базе данных посредством учетной записи домена Windows 2000. В соответствии с выполняемыми каждым пользователем функциями распределены права доступа к таблицам базы данных.
Приложения WEB-сервера используют при обращении к базе данных две общие для всех студентов и тьторов учетные записи SQL Server. Согласно правам, указанным для этих учетных записей, доступ выдается только к набору хранимых процедур, которые реализуют бизнес-правила и алгоритмы обработки данных. В качестве параметра каждой процедуре передаются данные личной учетной записи, и во время выполнения процедуры производится аутентификация пользователя. Использование хранимых процедур для реализации интерфейса доступа к данным имеет следующие преимущества: 1) SQL Server 2000 генерирует для процедур план исполнения, выполняет ее оптимизацию и компиляцию, что приводит к повышению производительности;
