Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Анализ тенденций развития сетевых образовательных систем на базе Интернет
1.1 .Роль и место технологий Интернет в системах образования различных стран мира 11
1.2. Отечественный опыт использования технологий Интернет в образовании, основные направления и результаты 20
1.3. Определение основных направлений развития информационных образовательных систем в сети Интернет. Эволюционная модель развития системы образования 32
1.4. Классификация организации образовательных информационных систем в Интернет 46
1.5. Международное сотрудничество в области стандартизации сетевых информационных образовательных технологий 53
Выводы к главе 1 58
Глава 2. Теоретические основы построения информационно-образовательной среды открытого образования
2.1.Структуризация образовательной информации и определение взаимосвязей основных ее компонентов . 60
2.2. Понятие универсальной модели представления образовательной информации и принципы ее построения. Взаимосвязь компонентов универсальной модели с международными и национальными стандартами 68
2.3. Функциональная и структурная организация информационно-образовательной среды открытого образования 76
2.4. Классификация пользователей ИОС, характеристика и отличительные признаки 86
2.5. Формальная модель описания базовых понятий ИОС 00 и их взаимосвязей 97
2.6. Функциональная и структурная организация представительства учебного заведения 106
2.7. Технология подготовки и организации учебного процесса в ВП 119
2.8. Организация развития и совершенствования ИОС 00 и ее взаимосвязи с иными образовательными информационными системами 131
Выводы к главе 2 139
Глава 3. Теоретические основы развертывания образовательной среды и ее администрирования в условиях реальной компьютерной сети .
3.1. Принципы организации развертывания ИОС ОО и обеспечения ее жизненного цикла 141
3.2. Постановка задачи оптимизации процесса обновления ПО в территориально-распределенной информационно-образова тельной среде 147
3.3. Решение задачи оптимизации процесса обновления ПО на основе графа связности сети и данных ее мониторинга 151
3.4. Алгоритм реконфигурирования ИОС ОО, динамически адаптируемый к реальным условиям эксплуатации 162
3.5. Анализ потребностей пользователей в различных технологических средствах информационной поддержки и формирование их состава для различных категорий пользователей 169
Выводы к главе 3 ; 182
Глава 4. Практическая реализация принципов построения и функционирования территориально-распределенной ИОС ОО в типовом программном обеспечении
4.1. Программная среда прикладного ПО ИОС ОО 184
4.2. Структура типового программного обеспечения. Функциональные подсистемы и основные модули 189
4.3. Уровни администрирования типового ПО и функциональные возможности администраторов каждого уровня 199
4.4. Типовой пользовательский интерфейс: особенности построения
и анализ юзабилити 206
4.5. Реализация технологии подготовки и организации учебного процесса в ВП учебного заведения 214
4.6. Особенности реализации и использования основных
функциональных подсистем 227
Выводы к главе 4 237
Глава 5. Внедрение технологий и программных средств ИОС ОО в учебных заведениях России и перспективы ее дальнейшего совершенствования.
5.1. Масштабы внедрения. Основные количественные и качест
венные показатели 238
5.2. Формирование и развитие интеграционных процессов в рамках ИОС ОО 247
5.3. Опыт использования технологий ИОС ОО в учебном процессе 255
3
5.4. Наполнение фондов ИОС 00: структура, объемы и качест
во описаний представленных в среде ресурсов 263
5.5. Результаты анализа готовности аудитории ИОС 00 к дальнейшему ее использованию в учебном процессе 273
5.6. Перспективы совершенствования технологий ИОС ОО 281
Выводы к главе 5 286
Заключение 288
Список литературы
- Отечественный опыт использования технологий Интернет в образовании, основные направления и результаты
- Понятие универсальной модели представления образовательной информации и принципы ее построения. Взаимосвязь компонентов универсальной модели с международными и национальными стандартами
- Постановка задачи оптимизации процесса обновления ПО в территориально-распределенной информационно-образова тельной среде
- Практическая реализация принципов построения и функционирования территориально-распределенной ИОС ОО в типовом программном обеспечении
Введение к работе
Возникновение и развитие Интернет привело к созданию универсальной технологии обмена информацией, инвариантной к региональным или национальным особенностям. Процессы глобализации мировой экономики, в условиях проникновения Интернет во все сферы человеческой деятельности, не могли не отразиться на системе образования и выразились в возникновении и развитии интеграционных процессов. В значительной степени этому способствовало то, что национальная, государственная или территориальная обособленность отдельных государств или регионов потеряла то значение, которое имела на протяжении всей истории развития человеческого общества до создания Интернет. Переход общества от индустриальной к постиндустриальной (информационной) стадии привел к существенным изменениям в системе образования и возникновению концепции открытого образования (00), которая охватывает различные формы и уровни образования. В информационном обществе основной технологией 00 является дистанционное обучение (ДО) с применением современных средств педагогических и информационных технологий и, в первую очередь, сетевых технологий Интернет.
Исторически, внедрение сетевых технологий в отечественной системе образования началось на уровне вузов, с последующим переносом их опыта на все уровни образования. Однако отсутствие координации в этих работах на начальном этапе привело к возникновению множества несовместимых информационных средств и систем. Такое положение не позволяло объединить усилия ведущих вузов на наиболее важных направлениях использования сетевых технологий, в частности, создании федеральной системы дистанционного обучения. Накопленный опыт привел к осознанию необходимости создания единой системы дистанционного образования (СДО). В постановлении Госкомвуза России от 31.05.95 № 6 «О состоянии и перспективах создания единой системы дистанционного образования в России» указывалось, что система дистанционного образования должна интегрироваться с существующими образовательными системами, дополняя и развивая их, а также способствовать созданию единой мобильной образовательной среды, как наиболее перспективной формы образования широких слоев населения России в XXI веке и содействовать непрерывному образованию граждан. В подготовленной в это же время Концепции СДО отмечалось, что при создании единой СДО должны быть преодолены существующие разобщенность и несогласованность в развитии ДО, обеспечено эффективное объединение усилий вузов, других образовательных учреждений и организаций в области ДО на основе требований государственного образовательного стандарта; общих психолого-педагогических, методических и технических требований к курсам ДО; единых требований к уровню психолого-педагогической компетентности кадров СДО; создания единой информационно-образовательной среды СДО; объединения бюджетных и
внебюджетных источников финансирования на развитие СДО в целом; единого стратегического управления системой. Создание единой СДО не должно препятствовать самостоятельности образовательных учреждений. Данная Концепция разрабатывалась под руководством В.Г.Кинелева, с привлечением большого числа ведущих специалистов системы образования РФ (А.Д. Иванников, Ю.Г.Круглов, В.И.Солдаткин, А.Н. Тихонов, Н.Г.Хохлов, С.А.Щенников и др.).
Развитием работ в данном направлении явился всероссийский эксперимент в области ДО, который проводился в 1997-2002 годах. Он выявил целый ряд проблем, связанных с отсутствием единого подхода и разобщенностью в действиях участников эксперимента. Для координации действий учебных заведений в направлении создания единой СДО РФ была сформирована специальная межвузовская научно-техническая программа (МНТП) «Научно-методическое обеспечение дистанционного обучения» (приказ от 30.12.98 № 3298). Однако в ходе реализации данной МНТП стало понятно, что простое организационно-административное объединение усилий различных учебных заведений в рамках эксперимента или программы не дает ожидаемого результата, то есть не формирует единую информационно-образовательную среду системы образования РФ. Сетевые технологии дистанционного обучения в учебных заведениях РФ до настоящего времени реализуются специализированными локальными инструментальными информационными системами. Как правило, такие системы рассчитаны на использование одним учебным заведением для реализации ограниченного набора образовательных услуг через Интернет и никак не интегрированы с иными подобными системами.
Логичным развитием всех ранее выполненных работ стало формирование в 2000 году специальной МНТП «Создание системы открытого образования», в рамках которой, при участии автора, была разработана «Концепция создания информационно-образовательной среды открытого образования» (ИОС ОО). В основу среды предлагалось положить типовые технологии и средства, а саму среду строить как объединение множества региональных сред, каждая из которых реализует определенную типовую совокупность системообразующих функций, интегрирующих все подобные среды в единое целое. В основу формируемой таким образом единой информационно-образовательной среды положен ряд принципов, из которых надо выделить:
построение единой технологической компьютерной сетевой среды;
реализацию широкого набора системообразующих функций;
самостоятельность учебных заведений;
соответствие ГОС и нормативным документам Минобразования РФ;
совместимость с международными образовательными стандартами и спецификациями.
Создание подобной проблемно-ориентированной компьютерной сети является решением крупной научной проблемы, имеющей важное социально-
культурное значение, поскольку затрагивает самые широкие слои населения и открывает широкие перспективы в направлении качественно нового технологического уровня системы образования.
Учитывая процессы, протекающие в мировой системе образования, и опыт работ, проведенных в системе образования РФ за последние десять лет, можно констатировать, что сегодня одним из наиболее актуальных направлений развития системы образования является создание единой информационно-образовательной системы открытого образования как национального сегмента всемирной образовательной среды, реализующей образовательные услуги учебных заведений в Интернет для любого пользователя, независимо от его места нахождения. Актуальность данного направления выдвигает в число первоочередных задач разработку теоретических основ построения и функционирования единой информационно-образовательной среды открытого образования и принципов создания универсальных технологических средств, обеспечивающих построение подобной среды.
Цели и задачи исследования. Главной целью данной работы является создание теоретических основ и принципов построения единой информационно-образовательной среды открытого образования страны и построение на их основе информационной системы отраслевого масштаба, интегрирующей предлагаемые учебными заведениями образовательные услуги, независимо от их уровня, профиля или места расположения учебных заведений, в единую образовательную среду, а также внедрение полученных решений в систему образования РФ.
Для достижения поставленной цели в работе решаются следующие основные задачи:
Исследование современных компьютерных сетевых образовательных систем на базе Интернет и определение основных тенденций их развития.
Разработка инфологической модели учебно-методического обеспечения компьютерной образовательной среды и принципов универсальной модели представления информации в образовательных информационных системах, обеспечивающих форматы международных стандартов и спецификаций, а также учет специфики национальной системы образования и документооборота.
Разработка базовых принципов построения и функционирования единой информационно-образовательной среды открытого образования и ее компьютерной сети, их структурной организации, состава системообразующих функций, организации распределенных фондов ресурсов и универсальной структуры представительства учебного заведения в информационно-образовательной среде, обеспечивающей возможность ее адаптации под потребности конкретного учебного заведения.
Разработка принципов и технологий развертывания компьютерной сети образовательной среды в масштабе страны и обеспечения ее функционирования на всем протяжении жизненного цикла.
Разработка технологии подготовки и организации сетевого учебного процесса в информационно-коммуникационной среде открытого образования, определение и реализация необходимых функциональных возможностей для каждой категории пользователей.
Практическая реализация территориально-распределенной компьютерной сети информационно-образовательной среды открытого образования в масштабе страны.
Анализ опыта внедрения разработанных программно-коммуникационных средств в учебных заведения РФ и определение перспективных направлений развития ИОС 00.
Методы исследования определялись сущностью поставленных теоретических и практических проблем. В работе использованы методы системного анализа, теории баз данных, проектирования технических систем, объектно-ориентированного проектирования, методы дискретной математики, теории графов и математической логики, в частности, аппарат многосортных моделей с ограниченными кванторами.
Научная новизна, проведенных исследований, состоит в разработке следующих положений:
Принципы представления различной информации в информационных образовательных системах, обеспечивающие форматы международных спецификаций и учет особенностей национальной системы образования.
Теоретические основы и принципы построения единой информационно-образовательной среды открытого образования, ее функциональной и структурной организации.
Методы и алгоритмы оптимизации процесса актуализации информационного наполнения БД серверов территориально-распределенной компьютерной сети образовательной среды, учитывающие динамическое изменение пропускной способности каналов связи и работоспособность конкретных узлов системы.
Технология создания и развития информационно-образовательной среды открытого образования, учитывающая изменения условий ее эксплуатации и эволюцию требований системы образования и учебных заведений.
Практическая ценность выполненного исследования состоит в формировании теоретической базы, в разработке технических решений и инструментария, обеспечивающих создание на практике единой компьютерной информационно-образовательной среды открытого образования РФ, охватывающей все регионы страны, все уровни образования и учебных заведений, независимо от их профиля и места нахождения. Одним из основных результатов данного исследования является создание реально
действующей единой информационно-образовательной среды отраслевого масштаба, в которой любое учебное заведение может открыть свое представительство и приступить к реализации своих образовательных услуг через Интернет.
Реализация и внедрение результатов работы. Реализация результатов данной работы выражается в создании действующей уже более трех лет компьютерной сети информационно-образовательной среды открытого образования, охватывающей большинство субъектов РФ и содержащей в своей структуре более 100 серверов, функционирующих на базе крупнейших региональных классических и технических университетов.
В рамках информационно-образовательной среды открытого образования открыты представительства более 250 учебных заведений различного уровня и профиля подготовки специалистов. Каталоги среды федерального уровня содержат более 5000 образовательных ресурсов, охватывающих все уровни образования, около 1000 учебных курсов различного профиля, а также иные информационные и методические ресурсы, формируемые различными учебными заведениями по единой технологии и форматам. За время внедрения ИОС ОО в систему образования РФ около 200 преподавателей прошли переподготовку для работы в ИОС ОО и несколько тысяч студентов различных университетов РФ прошли обучение в данной среде по более чем 70 учебным курсам различной направленности -от гуманитарных до естественнонаучных и специальных.
Результаты настоящей работы нашли отражение в ряде проектов по МНТП «Создание системы открытого образования», «Научно-методическое обеспечение дистанционного обучения» и ФЦП «Создание единой информационной образовательной среды», выполненных в период с 2000 по 2004 г. На разработанное ПО получены свидетельства «Роспатента» и сертификаты «Росинфосерта» (приложения 3 и 4).
Апробация работы. Теоретические и практические результаты диссертации докладывались и обсуждались на различных всероссийских и международных конференциях: Всероссийская конференция «Телематика», Санкт-Петербург, 1996, 1997, 1999, 2001-2004 гг.; Всероссийская конференция "Relarn 96", Москва, 1996; IV Международная конференция по дистанционному образованию, Москва, 1997 г.; Международный конгресс «Образование 98», Москва, 1998 г.; VI Международная конференция «Дистанционное образование в России: проблемы и перспективы», Москва, 1998 г; Международная конференция «Дистанционное образование: открытые и виртуальные среды», Москва, 1999 г.; II межрегиональная конференция «Дистанционное обучение. Проблемы и перспективы взаимодействия вузов Санкт-Петербурга с регионами России», Санкт-Петербург, 1999 г.; VII Международная конференция по дистанционному образованию», Москва, 1999 г.; Вторая Международная конференция «Интернет, Общество, Личность. ИОЛ-2000», Санкт-Петербург, 2000 г.; Международная конференция «Информационные технологии в образовании», г. Шахты, 2000 г.; Всероссийская конференция «Современная
образовательная среда», Москва, 2001, 2002 гг.; IV международная научно-
методическая конференция «Новые информационные технологии в
региональной инфраструктуре и образовании НИТРИО», Астрахань, 2001 г.;
Международный научно-практический семинар «Подготовка кадров для
системы открытого и дистанционного образования», Томск, 2001 г.; II
Всероссийская научно-практическая конференция «Единая образовательная
информационная среда: проблемы и пути развития», Томск, 2003 г.;
Всероссийская научно-практическая конференция «Человеческое измерение
в информационном обществе», Москва, 2003 г.; Международный конгресс
«Информационные технологии в образовании», Москва, 2003г.;
Международная научно-практическая конференция «Качество
дистанционного образования. Концепции, проблемы, решения», Москва,
2003 г.; III Всероссийская научно-практическая конференция «Единая
образовательная информационная среда: проблемы и пути развития», Омск,
2004 г.
По теме диссертации опубликовано 86 печатных работ. Все основные результаты данного исследования опубликованы в журналах, входящих в список ВАК для докторских диссертаций.
Внедрение результатов диссертационной работы подтверждено актами о внедрении от Федерального агентства по образованию и ряда университетов различных регионов РФ, представленных в приложении 5.
Отечественный опыт использования технологий Интернет в образовании, основные направления и результаты
Проведенный в предыдущем разделе анализ тенденций развития образовательных информационных систем в Интернет и сделанные в его результате выводы естественно ставят вопрос об анализе состояния и тенденций развития отечественной системы образования, освоения и внедрения в ней технологий Интернет, определения ее места и перспектив в образовательном сегменте Интернет.
Рассмотрение состояния и перспектив отечественных образовательных систем в Интернет целесообразно начать с анализа состояния и перспектив русскоязычного сегмента Интернет (Рунет) и тенденций, имеющих место в Рунете сейчас и в ближайшей перспективе. По оценкам IDC [204], в 2001 году в России было 3,8 млн. пользователей, которые выходили в Интернет не реже одного раза в месяц. Отличительной особенностью отечественных пользователей Интернет, на этот период, являлось то, что по сравнению с европейскими странами лишь небольшой процент из них выходил в Интернет с домашних компьютеров, однако, именно этот пользовательский сегмент в России, по оценкам аналитиков, будет расти наиболее быстро в период до 2006 года. По данным сетевой службы Рамблер [185], за 2002 год число пользователей Рунета выросло на 40%; при этом россияне стали посещать Интернет намного чаще, чем в 2001 году и эта тенденция сохранится еще не один год.
Исследования, проведенные в 2002 году сотрудниками ряда ведущих российских институтов (ВНИИПВТИ, ИПУ РАН, ЦНИИС и др.) [118], позволили сформировать прогноз роста численности пользователей российского сегмента Интернет на период до 2010 года, который представлен на рис. 1-7.
Учитывая оценки перспектив роста всего сообщества Интернет и прогноза, представленного выше, можно сделать вывод о том, что доля пользователей Рунета в Интернет в целом на период 2005-2010 годов будет составлять около 3%. Данная цифра отражает только долю граждан России, однако, если учесть русскоязычных пользователей из других стран, число которых, исходя из данных 2002 года, составило от 3 до 5 миллионов, то доля русскоязычного сообщества в Интернет составит примерно до 3,3- 3.5%. Таким образом, по сравнению с 2002 годом можно ожидать увеличение доли русскоязычных пользователей с 2,9% до 3,3-3,5 %, т.е. на 15-20%. Допуская, что данная оценка весьма приблизительна, тем не менее, можно с уверенностью констатировать общую тенденцию к расширению доли русскоязычной части сообщества пользователей Интернет.
Суммируя результаты исследований различных аналитических служб [22, 44, 47, 118, 183, 185, 186], можно оценить российскую аудиторию Интернет следующим образом. Основная часть пользователей Рунета (более 60%) составляют молодые люди в возрасте от 16 до 34 лет, из них с высшим образованием (около 70%). Представляет интерес сопоставление возрастного состава пользователей Интернет в России и Евроне. Диаграмма на рис. 1-8 представляет такую картину.
На VII Российском Интернет-форуме в 2003 году [44] были представлены результаты проекта Web-Vector [174], осуществляемого с 1998 года, которые показывают, что большая часть пользователей Интернет составляет молодежь в возрасте от 20 до 34 лет (рис, 1-9). Интересно, что среди возрастной группы старше 55 лет также наблюдается постоянный прирост новых пользователей Интернет.
Сопоставление данных, представленных на двух последних диаграммах, с аналогичными данными по возрастному составу сообщества Интернет в различных странах (рис. 1-3) позволяет прийти к выводу об идентичности возрастной аудитории, хотя во всех случаях использовались различающиеся границами возрастные группы.
Следует отметить некоторое преобладание возрастной группы до 25 лет среди российской аудитории по сравнению с другими странами, что вполне объяснимо тем, что Интернет пришел к нам из Европы и США, и там аудитория пользователей сформировалась существенно раньше. Можно ожидать, что по мере перехода российской аудитории в более старшие возрастные группы произойдет выравнивание данного отклонения от возрастной структуры мирового сообщества пользователей Интернет.
Исследования географии аудитории Рунета, проведенные в 2003 г. фирмой SpyLOG [186] и результаты которого представлены на рис. 1-10, показывают, что около 40% аудитории Рунет приходится на представителей зарубежных стран. Этот факт служит дополнительным подтверждением, ранее сделанного предположения о перспективности предоставления российскими вузами образовательных услуг в среде Интернет. По крайней мере можно говорить о наличии потенциальных потребителей таких услуг и возможности выхода вузов РФ на международный рынок образовательных услуг.
Анализ распределения пользователей по регионам России, представленных ФОМ [47] (рис. 1-11), позволяет предположить, что поставщиками образовательных услуг в Рунет, в первую очередь могут и должны стать Москва и Санкт-Петербург.
Понятие универсальной модели представления образовательной информации и принципы ее построения. Взаимосвязь компонентов универсальной модели с международными и национальными стандартами
Такой подход позволит избежать жесткой централизации механизмов сбора и распространения информации при одновременном обеспечении единства и целостности образовательной информационной среды. Надо отметить, что хотя представленный подход является широко принятым, однако, на инфологическом уровне описания метаданных рекомендации различных организаций расходятся, что приводит к отсутствию целостности образовательного пространства Интернет. При практической реализации используются различные регламентирующие документы, а как следствие, можно констатировать отсутствие целостности, при наличии общепринятых принципов организации образовательных ресурсов.
Учитывая сложившуюся на практике ситуацию с регламентирующими документами по описанию образовательных ресурсов, представляется что, при построении территориально-распределенной информационно-образовательной среды должна быть принята иерархия системных соглашений. Документы более высокого уровня соответствуют более четким и строгим договоренностям, а документы нижнего уровня определяют минимальный набор требований, без выполнения которых такая образовательная среда перестает существовать как единое целое. Следование документам более высоких уровней гарантирует максимальное расширение сфер применимости конкретного образовательного ресурса и возможность привлечения для работы с ним целого спектра сервисных средств среды. Требования документов нижнего уровня должны быть доступны самому широкому кругу разработчиков образовательных ресурсов, позволяя при этом обеспечить регулярную, технологически строгую работу среды, а также обмен образовательными ресурсами. Открытые стандарты и спецификации являются основой для взаимодействия (интероперабельности) между различными информационными системами и обеспечивают независимость образовательных ресурсов от конкретных систем.
На первом этапе создания целостной информационно-образовательной среды, вероятно, достаточно двухуровневой системы нормативных документов для технологий создания, хранения, обработки и использования образовательных ресурсов:
Минимальный уровень. На этом уровне разработчик самостоятельно осуществляет выбор систем для подготовки образовательного ресурса. Единственное требование: после завершения содержательной работы разработчик преобразует разработанный ресурс в учебный объект. Для этого выполняется ряд действий, заключающихся в заполнении формы, которая автоматически преобразуется в стандартный манифест, содержащий метаданные о ресурсе в XML-формате. Ресурс автоматически архивируется с включением манифеста в корневой каталог. В виде архивного файла учебный объект готов к распространению, хранению, обработке, а также адаптации образовательными системами и использованию в учебном процессе.
Оптимальный уровень. На этом уровне разработка образовательного ресурса ведется с учетом всех требований, связанных с разделением содержания и представления материалов. Тексты структурированы на содержательном уровне с помощью языка разметки и представляют собой XML-файлы. Генерирование учебного объекта проводится по той же схеме, что и на минимальном уровне. Кроме возможностей, имеющихся у учебного объекта, разработанного на минимальном уровне, учебный объект оптимального уровня допускает: автоматическое генерирование разнообразных внешних представлений объекта (в HTML, rtf, pdf, doc, LaTeX и других форматах), полнотекстовый интеллектуальный поиск по содержимому учебного объекта, многократное использование в качестве элементарного учебного объекта для конструирования курсов, многофункциональное («многосценарное») применение, взаимодействие с другими учебными объектами и т.д..
В заключении данного раздела необходимо отметить, что хотя изложенные выше соображения проводились применительно к образовательным ресурсам уровня 5 модели (рис. 2-1), они в равной степени относятся и к образовательным ресурсам других уровней. Представление описаний специальностей, учебных планов, дисциплин или курсов в виде пакета, содержащего манифест с метаданными, позволяет проводить над этими ресурсами такие же действия, что и над текстовыми ресурсами, включая их каталогизацию, проведение по ним полнотекстового поиска и их сопоставления, что открывает интересные перспективы по автоматизации процесса взаимозачета дисциплин и курсов, а в дальнейшем и взаимной интеграции учебных заведений на различных уровнях.
Создание образовательной среды, как было показано в предыдущем разделе, опирается на стандартизованное представление информационного и методического обеспечения различного уровня, которое было структурировано в виде пяти уровней. В то же время, в условиях отсутствия общепризнанных стандартов, при реализации крупного перспективного проекта, ориентация на рекомендации конкретной организации, как это иногда делается [14], порождает риск в перспективе прийти к противоречиям с форматами, которые будут приняты как основные через некоторое время. Реальный проект требует конкретного решения, обеспечивающего минимизацию риска переработок в дальнейшем. Для разрешения сформулированных противоречий здесь предлагается подход к формированию описания образовательных ресурсов, который, опираясь на имеющиеся разработки, не приводил бы к необходимости альтернативного выбора одной из них, а представлял собой некоторую интегральную форму, допускающую отражение описания образовательного ресурса практически в любую систему описания, развиваемую сейчас, но не являющуюся общепризнанным стандартом. Именно подобная интегральная форма получила название «Универсальная модель представления образовательной информации» [28, 30, 93].
Принципиальная возможность создания подобной модели определяется следующими соображениями. Пусть существует / множеств Ц полей описаний, каждое из которых соответствует определенной спецификации метаданных и состоит из различного числа элементов j (полей, определяемых данной спецификацией). Где / - множество различных спецификаций или стандартов, a j - число полей, задаваемых конкретной спецификацией. Надо отметить, что в силу того, что спецификации регламентируют однотипную информацию, часть элементов в различных множествах может совпадать. Примерами таких полей для ресурсов уровня 5 инфологической модели (разд. 2.1) могут являться - авторы, наименование и т.д.
Постановка задачи оптимизации процесса обновления ПО в территориально-распределенной информационно-образова тельной среде
Информационно-образовательная среда ОО, как следует из материалов второй главы, представляет собой компьютерную сеть, которая может состоять из произвольного количества серверов, расположенных в любых географических точках. Данное обстоятельство требует разработки и реализации таких технологий организации ее работы и администрирования, которые не зависели бы от ее масштабов: инсталляция новых серверов и обновление на них текущей информации и типового ПО, информационная поддержка пользователей и реконфигурирования серверов сети.
Особое место в территориально-распределенной компьютерной среде занимает решение задачи синхронизации и актуализации данных на всех ее серверах. Метод оптимизации процедуры обновления информации на серверах такой информационной системы в условиях динамически меняющихся параметров виртуальных каналов связи между ними -отдельная, не тривиальная задача, решение которой в общем виде проводится в настоящей главе. Сначала сформулируем и обоснуем ряд общих положений и принципов, ставших основой организации работы среды и технологий обеспечения жизненного цикла типового ПО ИОС ОО - CALS-технологий ИОС ОО.
Задача инсталляции отдельных компонентов среды в удаленном режиме решается путем создания технологии постепенного расширения ядра системы и состоит из трех основных этапов: 1. Инсталляция программной среды. 2. Инсталляция прикладного ПО ИОС ОО. 3. Верификация ПО на удаленном сервере и включение его в систему. К специфике реализации этих этапов в ИОС ОО следует отнести: очень широкий диапазон квалификации специалистов, проводящих инсталляцию ПО на местах; разнообразие мнений о том, как должно реализовываться сетевое ДО; наличие большого парка автономных систем ДО; отсутствие стандартов на технологии сетевого ДО и форматы информации в образовательных системах и т.д. Учет перечисленных условий определил требования к уровню технической документации и организации специальной службы поддержки, функционирующей в режиме on-line.
Во второй главе отмечалось, что по целому ряду причин ИОС ОО относится к категории систем, которые развиваются и совершенствуются на протяжении всего жизненного цикла. В связи с этим, в процессе создания данной системы требуется решить задачу верификации версий ПО, формирующихся в процессе его модернизации. Такая процедура является регулярной и отражает принцип непрерывности совершенствования ПО ИОС ОО, как один их базовых принципов. В этих условиях остро стоит вопрос об обеспечении качества функционирования ИОС 00. Обеспечение требуемого качества продукции является одной из целей реализации концепции CALS [52], поэтому управление качеством (в терминах стандартов серии ИСО 9000 система менеджмента качества - СМК) является еще одним базовым принципом технологии управления и администрирования ИОС 00.
Общая структура СМК приведена на рис. 3-1. В этой структуре показаны связи с объектом управления (процессами обеспечения жизненного цикла (ЖЦ) ИОС 00), а также с внешней средой, которую в данном случае представляет "обобщенный" потребитель образовательных услуг, чьи требования и степень удовлетворенности являются внешними данными.
Присутствующие в данной структуре блоки выработки и корректировки целей и принятия решений вместе эквивалентны тому, что в терминах стандарта ИСО 9000:2000 называется «ответственностью руководства и планированием». Блоки сбора и анализа данных отражают процессы, именуемые в стандарте как «измерение и анализ». Группа блоков, связанных с реализацией решений (распределение и перераспределение ресурсов, директивы на выполнение действий и сами действия, направленные на достижение целей), отражает комплекс задач, которые в стандарте называются «управлением ресурсами», «планированием» (оперативным) и «улучшением».
Принцип непрерывности совершенствования ИОС ОО и необходимость СМК нашли свое отражение в реализации многоступенчатой технологии верификации. В результате анализа возможных вариантов выделены три уровня решения данной задачи, реализуемые с различной интенсивностью : выходной контроль организации-разработчика реализуется при внесении любых модификаций и проводится с максимальной интенсивностью; функциональный контроль и контроль юзабилити реализуется учебными заведениями, имеющими значительный опыт работы в ИОС ОО и подготовленные кадры, и проводится по мере поступления к ним очередных версий ПО (группа потребителей-тестеров); сертификация типового ПО реализуется специализированным независимым сертификационным центром и проводится по мере завершения работ по определенным функциональным подсистемам ИОС ОО.
Последний уровень является логическим завершением работ над конкретной функциональной подсистемой и подтверждает соответствие ПО и документации на нее утвержденному ТЗ, международным и отечественным стандартам, и его прохождение позволяет получить сертификат на право использования ПО в системе образования РФ. Проведение сертификации является формальным подтверждением завершения работ над определенной версией конкретной функциональной подсистемы, и поэтому данный уровень верификации проводится реже, чем два других.
Второй уровень верификации требует формирования некоторого ограниченного множества учебных заведений, реализующих данный уровень. На эти учебные заведения возлагается задача апробации проведенных модификаций в реальном учебном процессе. Для всестороннего осуществления этих функций в данное множество включаются вузы различного вида и регионов. Такой подход позволяет учесть особенности, как отдельных вузов, так и групп вузов определенного профиля. Здесь должны быть представлены классические, технические и гуманитарные учебные заведения. Состав вузов, проводящих верификацию на втором уровне, может расширяться и изменяться, в зависимости от подсистем, модифицируемых на определенном этапе развития системы. В общем виде, организацию модернизации и верификации ПО поясняет алгоритм, представленный на рис. 3-2.
Практическая реализация принципов построения и функционирования территориально-распределенной ИОС ОО в типовом программном обеспечении
В соответствии с принципами, разработанными во второй главе, ИОС 00 представляет собой однородную структуру, в узлах которой располагаются серверы, на которых инсталлируется типовое ПО «Виртуальный университет» (ПО ВУ). Данное ПО обеспечивает возможность открытия ВП учебных заведений и представляет собой типовой набор инструментальных программных средств и подсистем, позволяющих реализовывать различные формы предоставления информационных и образовательных услуг. Прикладные задачи реализуются типовым ПО, функционирующем на лицензионном программном обеспечении. Программная среда каждого сервера (узла) ИОС 00 включает в себя [16, 25]: ОС (Windows NT, Windows 2000); СУБД Lotus Domino R5; типовое (прикладное) ПО «Виртуальный университет».
В предыдущем разделе дано обоснование выбора платформы СУБД Lotus Domino, которая может функционировать на базе целого ряда ОС, однако, для конкретности, в рамках проекта ИОС 00 выбраны две вышеуказанные ОС, как наиболее отработанные и популярные в системе образования. Необходимо отметить, что ориентация на лицензионные ОС и СУБД является базовым принципом при построении промышленных систем реального времени, к которым относится ИОС 00.
В соответствии с функциональной организацией ИОС ОО (разд. 2.3) все множество функций, подлежащих реализации в типовом ПО «Виртуальный университет», может быть разбито на три подмножества: информационные; образовательные; системообразующие.
Все функции реализуются соответствующими функциональными подсистемами типового ПО в каждом узле ИОС 00 во взаимосвязи с аналогичными функциями других узлов. Совокупность этих функций обеспечивает создание единого информационного и технологического пространства ИОС 00 в среде Интернет. Объединение однотипных функциональных подсистем различных сегментов ИОС 00 образуют единую функциональную виртуальную подсистему масштаба отрасли. Такими подсистемами, в соответствии с разд. 2.3, являются: распределенная электронная библиотека; распределенный виртуальный университет; 189 распределенный виртуальный Интернет-магазин системы образования; подсистема информационного обеспечения; подсистема мониторинга и статистики; распределенная среда профессионального общения и образовательного консалтинга, и ряд других, более мелких по значению подсистем.
Взаимосвязь различных функциональных подсистем в типовом ПО поясняет таблица 4-1, где определены подсистемы - источники и потребители информации для каждой из подсистем ИОС 00. Кроме того, в последней колонке перечислены категории пользователей, взаимодействующих с каждой подсистемой. Необходимо отметить, что в определении пользователей каждой подсистемой указывается категория пользователей, если подразумеваются все ее подкатегории или конкретные подкатегории в противном случае. "Информация" (Information.nsf), "Вопросы" (Questions, nsf), "Документы" (Documents.nsf), "Изображения" (Images-RVU.nsf), "Интерактивные данные" (Interactive.nsf), "Статистика" (Logs.nsf), "Ресурсы" (Resources.nsf), "Форум" (Forum.nsf), "Чаты" (Chats.nsf). В скобках даны унифицированные названия соответствующих БД.
В БД «Открытый университет» (Main.nsf) содержатся все программные модули (ПМ) типового ПО ВУ, а также служебные документы, использующиеся для настройки пользовательского интерфейса и справочной системы. Для работы каждого сервера ИОС 00 необходима одна копия этой БД. Эта база является основной и при установке и обновлении ПО. Она выступает в роли контейнера для пересылки остальных баз.
БД «Файлы» (Images.nsf) используется для хранения двоичных файлов общих для всех ВУ и ВП. Здесь хранятся изображения для различных разделов ПО ИОС, справочной системы и шаблонов дизайна. Также здесь находятся файлы сервлета и апплета подсистемы мониторинга -геонавигатора и разархиваторов unrar и unzip, которые используются при распаковке архивов, заносимых в систему полнотекстовых ресурсов. Все изображения для удобства использования сформированы в библиотеки, которые представляют собой отдельные документы с прикреплёнными файлами. Для полноценной работы системы нужна только одна копия данной базы.
БД «Информация» (Information.nsf) - глобальное хранилище информации обо всех объектах и субъектах ИОС, а также ряда статистических показателей работы системы. Доступ к БД осуществляется только через БД «Открытый Университет», Web пользователям напрямую база данных недоступна. Здесь хранятся профайлы виртуальных университетов, виртуальных представительств, пользователей (администраторов, студентов, слушателей, читателей, тьюторов), групп пользователей, специальностей, учебных планов, дисциплин, курсов, ресурсов, конференций, а также данные интегральной статистики. На основе данных этой БД формируются интегральные каталоги системы, обеспечивая возможность просмотра содержимого всех каталогов в любом ВУ. Эти данные актуализируются во время регулярных (раз в сутки) репликаций между серверами ИОС 00.
