Содержание к диссертации
АННОТАЦИЯ 4
1. ГЛАВА 1. ПРИМЕНЕНИЕ ИНФОРМАЦИОННЫХ И КОММУНИКАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ В ОБРАЗОВАТЕЛЬНОМ ПРОЦЕССЕ 8
1.1. Применение информационных технологий в образовании 9
/././. Географическая независимость информации 10
1.1.2. Доступность вычислительных ресурсов. 12
1.2. Средства доставки контента потребителю в среде ВУЗа 12
1.2.1. Традиционные компьютерные классы 12
1.2.2. Публичные терминалы 13
1.2.3. Радиосети 13
1.3. Тенденции технологического развития Web 14
1.3.1. Общие тенденции 14
1.3.2. Динамический пользовательский интерфейс 15
1.3.3. Ориентация на сервисы 16
1.3.4. Поддержка стандартов 16
1.3.5. Разделение кода, дизайна и контента 16
1.3.6. Обратная связь 16
1.3.7. Технологическая база информационной среды 16
1.4. Организация единой информационной среды. Аспекты управления 18
1.4.1. Предпосылки для объединения информационных ресурсов в единую среду 18
1.4.2. Определение целей построения ЕИС 20
1.4.3. Существующие ресурсы для создания единой ИС 21
1.4.4. Методы организации взаимодействия в процессе построения ИС 22
1.4.5. Инструменты вовлечения персонала и студентов в работу над построением элементов ИС 24
1.4.6. Внедрение ИС в повседневное использование 25
1.4.7. Интеграция с учебным и рабочим процессом 26
1.4.8. Точка входа в информационное пространство 28
1.4.9. Федеративная структура ИС 29
1.5. Построение ЕИС на основе общепринятых стандартов, форматов, протоколов и рекомендаций 30
1.6. Мониторинг процессов на основе анализа информационных потоков 31
1.7. Выводы 31
2. ГЛАВА 2. МОДЕЛЬ ЕДИНОЙ ИНФОРМАЦИОННОЙ СРЕДЫ 32
2.1. Концепция ЕИС 32
2.1.1. Общие положения, заложенные в ЕИС 33
2.1.2. Структура информационной среды 35
2.2. Разработка архитектуры веб-составляющих ЕИС 46
2.3. Модели взаимодействия участников учебного процесса 47
2.3.1. Классическая форма обучения 47
2.3.2. Информационные ресурсы 47
2.3.3. Коммуникационные ресурсы 48
2.3.4. Обратная связь 49
2.4. Модель управления с использованием информационной среды ВУЗа 51
2.4.1. Электронный деканат 51
2.4.2. Структура каталогов и доменов третьего уровня 52
2.4.3. Разрешение конфликтов имен 54
2.4.4. Иерархическая структура каталогов сайта и назначение страниц 54
2.5. Выводы 56
3. ГЛАВА 3. ОЦЕНКА МОДЕЛИ ЕИС И МЕТОДЫ РЕАЛИЗАЦИИ МОДЕЛИ НА ПРАКТИКЕ .57
3.1. Технологии виртуализации серверов 57
3.2. Статистика работы серверов и сети ЕИС 58
3.2.1. Статические измерения по файловому серверу: 63
3.3. ВЫВОДЫ 67
4. ГЛАВА 4. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ПОСТРОЕНИЯ ЕДИНОЙ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЙ СРЕДЫ. ОПЫТ ВНЕДРЕНИЯ 68
4.1. Специфика создания ресурсов в соответствии с концепцией ЕИС 77
4.2. Проектирование ресурсов 77
4.3. Реализация ресурсов 79
4.3.1. Повторное использование кода. 79
4.3.2. Авторизация пользователей. 79
4.3.3. XML-обмен 81
4.3.4. Каталог ресурсов 82
4.3.5. Новостной ресурс 88
4.3.6. Фотогалерея 92
4.3.7. Официальный сайт кафедры 96
4.3.8. Ресурс «Днирождения» 98
4.4. Созданные веб-компоненты ЕИС 101
4.5. Выводы 102
5. ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ 102
6. ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ: 104
7. БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 105
8. СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ В ЖУРНАЛАХ, РЕКОМЕНДОВАННЫХ ВАК 111
9. ПРИНЯТЫЕ СОКРАЩЕНИЯ 112
10. ПРИЛОЖЕНИЯ ИЗ
Введение к работе
В работе рассмотрена проблема построения единой информационной среды (ЕИС) ВУЗа, описаны методы управления информационными ресурсами, способы обеспечения их развития и возможные варианты использования ЕИС для обеспечения качества образования и управления ВУЗом. Практическое применение описанных решений проиллюстрировано на примере внедрения ключевых элементов ЕИС в масштабе одной кафедры. Основная цель данной работы - описать методику создания дееспособной и масштабируемой информационной среды, обеспечивающей не только управление образовательными процессами в ВУЗе, но и их всесторонний мониторинг. Отличительной особенностью описываемого подхода является ориентация на интересы студента.
Актуальность
Электронная поддержка высшего образования является одним из важнейших направлений развития информационных и коммуникационных технологий для формирования благоприятной образовательной среды. За последние десятилетия созданы методы и средства для поддержки дистанционной работы, для автоматизации проведения аттестации, для поддержки управления учебным процессом (LMS). Появилось как аппаратное, так и программное и методическое обеспечение для внедрения ИКТ в повседневный образовательный процесс.
В то же время, в России наблюдается повышенный спрос на специалистов высокой квалификации, готовых разрабатывать и эксплуатировать ИТ-системы разного уровня сложности, требуются специалисты со знанием механизмов функционирования больших систем и комплексов средств ИКТ и с опытом решения задач, возникающих в процессе работы с ними. Теоретическая база, получаемая студентами технических ВУЗов, недостаточна для оперативного решения практических задач, которые ставит перед выпускниками работа в бизнес-среде. Использование тренажеров и симуляторов решает эту проблему лишь отчасти. По мнению автора, использование более масштабного подхода с погружением студентов в разработку и эксплуатацию крупной ИТ-системы позволяет существенно повысить не только качество подготовки специалистов, но и мотивацию студентов к получению необходимых им знаний.
В то же время, функционирующая ИТ-инфраструктура сама по себе является мощным инструментом решения насущных проблем очного высшего образования. Информационная, социальная функции удачно совмещаются с функцией постоянного получения обратной связи от потребителей образовательных услуг. Комплексный подход к построе нию многоуровневой информационной среды позволяет в краткие сроки при умеренных затратах решить ряд проблем, являющихся фоновыми для среды высшего образования.
Существующие разработки, как правило, включают в себя только уровень прикладного ПО и студент является лишь пользователем установленного комплекса ПО.
Другой важный аспект: закрытый формат распространения ПО. Известные производители популярного программного обеспечения распространяют свои продукты в закрытом виде, в то время как работа с открытым кодом, возможность проведения экспериментов на всех уровнях разработки является важным фактором познания и должна поощряться. Растущее влияние сообщества OpenSource в данном аспекте является позитивным для целей образования и в настоящей работе использованы программные продукты, распространяемые свободно и с открытым кодом.
Целью работы является исследование технологий с целью создания единой информационной среды учебного подразделения вуза (кафедры) и методики ее применения для обеспечения поддержки образовательных процессов очной формы обучения с применением современных информационных и коммуникационных технологий.
Задачи:
• Анализ способов построения вузовских информационных систем;
• Анализ способов применения информационных и коммуникационных технологий в учебном процессе и выявление особенностей применительно к инженерным специальностям;
• Создание базовой модели ЕИС;
• Разработка подхода к прогнозированию загруженности узлов и каналов связи ЕИС;
• Разработка комплексного подхода к проектированию ЕИС и создание ее базовой модели;
• Практическая реализация основных компонент единой информационной среды. На защиту выносятся следующие результаты:
• Классификация ИТ-потребностей образовательного процесса по очной форме обучения в ВУЗе;
• Комплексный многоуровневый подход к проектированию ЕИС;
• Модель развития ЕИС, применительно к ее жизненному циклу;
• Базовая модель ЕИС;
• Метод прогнозирования загруженности узлов и каналов ЕИС;
• Методика мониторинга активности пользователей и организация обратной связи с нимию
Методы исследования: при решении поставленных в диссертации задач применялись статистические методы, теория множеств и теория систем.
Научная новизна состоит в комплексном многоуровневом подходе к информатизации учебного процесса очной формы обучения. Существующие разработки преимущественно применяются для целей дистанционного обучения и неэффективны для очного обучения. ИТ-инфраструктура ВУЗов, как правило, обеспечивает работу локальной сети и доступ в Интернет, но сама по себе образовательной и методической нагрузки не несет и в учебных, практических и научных работах используется только, как средство доставки и обработки информации. Расширение роли средств ИКТ в очном обучении и комбинирование средств очного и дистанционного методов обучения позволяют внести в образовательный процесс качественно новые элементы, недоступные традиционными средствами. Проведение учебных и научно-практических работ на реально действующей модели позволяет обучать студентов и получать экспериментальные данные в научных работах в условиях приближенных к реальным условиям эксплуатации крупных информационных систем, в то же время, моделируя различные ситуации, включая переконфигурирование систем под задачи эксперимента без потери стабильности и работоспособности общественных сервисов и критически важных узлов ЕИС.
Создана модель автоматического сбора статистики от компонент системы и ее пользователей.
Создана модель и техническая база для построения комплексной многоуровневой системы мониторинга и дальнейшей ее математической и технической проработки.
Практическая ценность выражается в следующем:
• Создана техническая база для обучения и проведения научных исследований в области сетевых технологий, мультимедиа и веб-технологий;
• Созданы средства мониторинга процессов и обратной связи на базе ЕИС, позволяющие делать прогностическую оценку процессов в учебной деятельности ВУЗа и способствующих принятию превентивных мер;
• Организован комплекс информационных средств с заданной целевой аудиторией и интерфейсами для обмена информацией с внешними источниками и потребителями;
Применена компонентная схема построения программных средств ЕИС на базе «черных ящиков», что позволило сделать процесс развития системы распараллели ваемым в заданных условиях. В наибольшей степени этот метод применен к построению веб-компонент ЕИС, порталу Auditory.ru, где все компоненты построены по принципу независимых ресурсов с единой аутентификацией и стандартизованным обменом данных. Достоверность результатов и выводы по исследованиям базируются на
• обобщении известного опыта информационных систем и вычислительных сетей, позволившего разработать математические модели, которые учитывают специфику и реальные возможности работы ЕИС в рамках современных технологий передачи и обработки данных;
• соответствии полученных результатов известным данным, опубликованным в отечественной и зарубежной печати;
• на результатах практического применения полученных алгоритмов и моделей. Апробация работы: основные положения и результаты диссертации докладывались на:
• XII, XIII, XIV международной студенческой школе-семинаре "НОВЫЕ ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ" (Судак);
• Ежегодных научно-технических конференциях студентов, аспирантов и молодых специалистов МИЭМ (2004,2005,2006)
• Международном симпозиуме "Качество, инновации, образование и CALS-технологии" Судак (Украина), 2004 г, Шибеник (Хорватия) 2005 г., Хургада (Египет), 2006 г., Хургада (Египет), 2007 г.;
• на семинарах, проводимых на кафедре ЭВА МИЭМ в 2005-2007 г.г. Публикации. Результаты диссертационной работы отражены в 24 опубликованных печатных работах.
