автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.06, диссертация на тему:Методическое и информационное обеспечение организации систем управления дистанционным обучением

На правах рукописи

Жерновкова Светлана Леонидовна

МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ОРГАНИЗАЦИИ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ ДИСТАНЦИОННЫМ

ОБУЧЕНИЕМ

Специальность:

05.13.06 - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (технические системы)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Санкт - Петербург 2004

Работа выполнена в Санкт - Петербургском государственном университете водных коммуникаций

Научный руководитель: профессор Бабурин Валерий Александрович.

Официальные оппоненты:

- доктор технических наук Бескид Павел Павлович.

- кандидат технических наук Гришин Александр Александрович.

Ведущая организация - Исследовательский центр качества образования при ФГОУ ВПО Санкт- Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения

Защита состоится «¿Ряи/ОМА. 2004т в •/,£. часов на заседании диссертационного совета Д116.01.03 в Санкт - Петербургском Государственном Университете водных коммуникаций по адресу: 198035, Санкт- Петербург, ул. Двинская 7/5.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

Автореферат разослан

Ученый секретарь диссертационного совета

д.т.н. профессор Ю.М. Кулибанов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Автоматизация на основе применения компьютеров и вычислительных сетей проникает во все сферы жизни современного общества, связанные с использованием и переработкой информации. В первую очередь, информатизация на базе автоматизированных систем затронула процессы в производственной сфере. В настоящее время все заметнее становится тенденция к информатизации системы образования, особенно в связи с переходом к информационному обществу, ведь система образования является основообразующей информационного общества и залогом развития государственного потенциала. Система образования является тем базисом, что повышает конкурентоспособность экономики государства.

В таких условиях высшее образование будет приобретать все большую массовость. Учебные заведения разных стран мира обратили внимание на возможности использования компьютерных телекоммуникационных технологий для организации дистанционного обучения. Создаются электронные учебники, разрабатываются автоматизированные системы обучения, организуются виртуальные университеты, обсуждаются вопросы дистанционного образования.

Актуальность этой проблемы для всех стран мира очевидна, кроме этого необходимо обратить внимание на изменяющиеся потребности представителей информационного общества, которые хотят совершенствоваться и улучшать свой профессиональный уровень непрерывно и в любой момент, как они почувствуют в этом необходимость. По данным федерального департамента образования в США только 43% студентов вузов моложе 25 лет, лишь четверть - молодежь 18 -22 лет. Остальная часть студентов — люди взрослые, обремененные семейными и деловыми заботами. У людей взрослых, которые вынуждены зарабатывать на жизнь, на первом месте не традиционное очное обучение, а открытое и доступное дистанционное обучение. И чем выше уровень информационной культуры населения, тем выше спрос.

Дистанционное обучение позволяет учиться жителям регионов, где нет иных возможностей для профессиональной подготовки или получения качественного высшего образования, нет университета нужного профиля или преподавателей требуемого уровня квалификации. Эта проблема особенно актуальна для России с ее огромными территориями и сосредоточением научных центров в крупных городах.

Однако в силу очевидной сложности формализации процессов обучения и из-за новизны Мегле^технологий эти проблемы находятся на начальной стадии своего решения, возможности современных информационных технологий используются в малой должна быть направлена, в первую

1 оУздада»

изучать в конкретных условиях, на обеспечение поиска, извлечения, передачи и представления знаний в системах дистанционного обучения (ДО).

Однако по мере расширения компьютеризации учебного процесса все заметнее становится дисбаланс между техническими возможностями хранения, передачи информации в телекоммуникационных сетях и ее представления в различных формах для воздействия на органы чувств человека, с одной стороны, и требованиями к содержанию информации в сетевых серверах, к структурированию знаний и избирательного доступа к. источникам знаний, с другой. Информационное наполнение сетевых серверов и эффективное управление знаниями является главной и, в то же время, наиболее трудной для реализации задачей в проблеме создания информационно-образовательных сред в компьютерных сетях. В концепции будущего открытого образования /8/ важным элементом является возможность выбора обучаемым средств, места и времени обучения, соответствующих его запросам. Это подразумевает наличие альтернативных учебных пособий и прикладного программного обеспечения, причем они должны быть согласованными по терминологии, системам обозначений, интерфейсам для создания нужных комбинаций учебных средств. Для выполнения этих требований нужны новые методы структуризации и поиска информации в учебных серверах. В данной работе излагается одна из возможных точек зрения на создание методического и информационного обеспечения системы управления дистанционным обучением. Исходя из выше сказанного, становится очевидным, что научно - исследовательская и практическая работа над проблемами дистанционного обучения должна быть постоянной и непрерывной.

Цель и задачи исследования. Целью диссертационной работы является разработка организационных положений, рекомендаций по совершенствованию процесса дистанционного обучения, методического и информационного обеспечения системы управления дистанционным обучением.

Для достижения поставленной цели потребовалось решение следующих основных задач:

выполнить анализ развития дистанционного обучения в России, выявить основные проблемы в области дистанционного обучения;

выполнить анализ методических основ дистанционного обучения, с целью определения требований для создания новых учебных ресурсов;

- выполнить анализ информационного обеспечения дистанционного обучения, для разработки рекомендаций по созданию информационного обеспечения дистанционного обучения;

- выполнить анализ показателей качества в дистанционном обучении, для получения модели управления качеством;

- разработать организационную структуру дистанционного обучения и документооборота в университете и филиалах;

- разработать формализованное описание процесса дистанционного обучения, методов'анализа потока информации.

Предметом исследования являются организационные, методические основы и приемы информационной поддержки управления процессом дистанционного обучения.

Объектом исследований являются учебные ресурсы, формируемые системой дистанционного обучения модели, структурные и функциональные схемы дистанционного обучения, каналы связи, особенности синтезирования баз данных и баз знаний, защита и достоверность информации, техническое и математическое обеспечение процесса дистанционного обучения для целей оптимизации и повышения эффективности процесса дистанционного обучения в условиях активизации рынка образовательных услуг.

Методы исследования. Методологическая основа работы построена на последовательном проведении концепции системного анализа и системного подхода к организации дистанционного обучения. При решении поставленных задач используются методы статистического анализа, математического моделирования информационных потоков, каналов передачи информации, качества процесса дистанционного обучения.

Научные исследования в области организации дистанционного обучения на базе новых информационных технологий основываются на трудах Андреева А.А., Дмитриева В.Ф., Прокофьева В.Л., Полат Е.С Игоршина А. П. Исследования опираются на концепцию дистанционного обучения на базе компьютерных телекоммуникаций в России, материалы по вопросам организации и управления процессом дистанционного обучения, специальную математическую и техническую литературу.

Научная новизна, полученных в диссертации результатов, заключается в следующем:

1. Обобщении основных подходов к созданию методического и информационного обеспечения организации систем управления дистанционным обучением, а также предложены методики создания учебных ресурсов и информационного обеспечения, позволяющие формировать знания, умения, навыки в области самообучения (для постоянного обновления фактологической информации) и в области творчества (для создания новых знаний с использованием методологии познания).

2. Разработке структурной модели управления процессом дистанционного обучения, обеспечивающей основные требования различных категорий пользователей образовательного процесса.

3. В предложении по унифицированию средств технологической поддержки систем дистанционного обучения в части, касающейся разработки тестирующих компонентов.

4. В доработке и адаптация к условиям конкретного образовательного учреждения оболочки xDLS.

Практическая значимость исследований. Анализ методического и информационного обеспечения организации систем дистанционного обучения позволит создавать учебные ресурсы и информационное обеспечение. Кроме того, скомпонована организационная структура

управлением процесса дистанционного обучения и документооборота с введением обратной связи.

Реализация работы. Основные результаты работы получены в рамках Выборгского филиала СПГУВК по тестированию абитуриентов по ЕГЭ

Публикации. Основные положения диссертации изложены в - х печатных работах.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав основного текста, заключения, списка использованной литературы.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цели исследования, предложен перечень конкретных задач, которые необходимо решить для достижения поставленных целей.

В первой главе показано новое информационное состояние общества и обоснована объективная необходимость реформирования системы образования, определено понятие дистанционного обучения, в котором выделены не только основные компоненты дистанционного обучения, но и их взаимоотношения, определены основные типы организационных структур, в которые объединяются компоненты дистанционного обучения и основные типы дистанционных образовательных технологий. Для автоматизации процесса дистанционного обучения предложено использование оболочки системы xDLS, после её доработки и адаптации к требованиям конкретного образовательного учреждения. Доработка была произведена в Выборгском филиале СПГУВК и получила рабочее название SES - Vyborg. В данной системе используется эталонная схема ресурсов «виртуальный университет» и система обеспечивает все основные способы организации дистанционного обучения в сети Интернет. Для того чтобы, клиенты могли быть тонкими, и для повышения общей эффективности системы применяется трехзвенная архитектура клиент - сервер. На стороне клиента выполняются только интерфейсные действия, а вся логика обработки информации поддерживается в сервере приложений.

Общество осознает своё новое состояние в ближайшие годы, и высшая школа уже сейчас должна готовить специалистов способных эффективно работать в новых условиях. Новые информационные технологии, применяемые в качестве инструментария при обучении, влияют на выбор методов обучения и повышают уровень освоения деятельности пользователя от репродуктивного к творческому. Необходимо решить две задачи обучения: обучить пользователя образовательного процесса самостоятельно усваивать новую информацию, производить новые знания, решать проблемы, с которыми общество ещё никогда не сталкивалось. Методическое обеспечение учебного процесса является одним из основных инструментов для решения этих задач и определяющим качество предоставляемых услуг.

Основные элементы методического обеспечения дистанционного обучения, могут быть представлены в виде схемы (рис.1.)

Рис. 1. Элементы методического обеспечения дистанционного обучения

Методическое обеспечение процесса дистанционного обучения должно:

1. Быть достаточно полным для самостоятельного изучения учебного материала, выполнения индивидуальных практических заданий, осуществления процедур тестирования и контроля знаний по каждой структурной единице и содержанию в целом. Эффективным также является оснащение учебных комплексов подсистемой контроля, позволяющей учащимся самостоятельно контролировать уровень собственных знаний. Такая подсистема включает перечень вопросов с готовыми вариантами ответов. На основе правильности выбора вариантов автоматически рассчитывается уровень успеваемости и показывает, какие разделы программы усвоены хорошо, а какие нуждаются в дополнительном изучении. Целесообразно подсистему контроля (мониторинга качества усвоения знаний) разделить на следующие этапы: оперативное лекционное тестирование, индивидуальный компьютерный тренинг, модульное компьютерное тестирование по результатам изучения темы программы, и по результатам изучения дисциплины.

2. Индивидуализировать подход к пользователям образовательного процесса и дифференцировать процесс обучения; обеспечить самоконтроль и самокоррекцию учебно-познавательной деятельности учащегося; демонстрировать визуальную учебную информацию; моделировать и имитировать процессы и явления; проводить лабораторные работы, эксперименты и опыты в условиях виртуальной реальности; прививать умение в принятии оптимальных решений; повысить интерес к процессу обучения; передать культуру познания. Неотъемлемым требованием следует

считать подробнейшее, в идеальном состоянии - пошаговое инструктирование.

При определении цели и задач организации систем дистанционного обучения между университетами и их удаленными филиалами следует рассматривать три основные сфера деятельности: учебно- научный процесс, организационное управление, информационное и техническое обеспечение процессов обучения и организациошгаго управления.

Санкт - Петербургский государственный университет водных коммуникаций имеет девять филиалов, удаленных друг от друга на значительные расстояния. В филиалах обучается 3100 студентов, что составляет 72 % от общего числа студентов. Уровень подготовки студентов в филиалах должен соответствовать уровню подготовки студентов в головном вузе, что невозможно сделать без того научного и методического потенциала накопленного в головном вузе. В противном случае будет падать престиж вуза, что повлечет за собой уменьшение числа студентов и не позволит достойно выглядеть на рынке образования. Возможным решением данной проблемы является организация дистанционного обучения с использованием системы «ВУЗ- Филиал». Упрощенно организацию процесса дистанционного обучения в системе «ВУЗ - Филиал», можно представить в виде, отображенном на рис. 2.

Рис. 2. Организация процесса дистанционного обучения в системе

«ВУЗ-Филиал»

При организации дистанционного обучения самое главное - это сохранение 100 % автоматизации процесса управления учебным процессом и руководства учебной деятельностью учащихся. Взяв за основу

архитектуру образовательной системы, введенную в международном стандарте ШЕЕ Р1484.1 и рассматривая информационные потоки, возникающие в системе ДО SES - Vyborg в процессе управления учебным процессом и руководства учебной деятельностью учащихся, можно предложить следующую структурную схему системы ДО вуза и схему документооборота представленную на рис 3.

Обучаемые и преподаватели - тьюторы на начальном этапе в данной системе заключают трехсторонние договора с филиалом (учебным центром) (третья сторона - базовый ВУЗ), которые определяют финансовые, временные параметры, регламентирующие взаимодействие сторон. Обучающемуся присваивается пароль. После ввода имени и пароля обучающийся получает доступ к своему унифицированному личному окружению. Для студента это: индивидуальный учебный план, база данных (содержит основные информационные ресурсы), различные формы общения с другими участниками учебного процесса, результаты своих работ. Преподаватель имеет следующие возможности: доступ ко всем учебным материалам и учебным планам по своему курсу, создание учебных материалов, работа с ресурсами проводимого им, работа со студентами. Возможно построение строго иерархической системы доступа с однонаправленным проецированием информации из последовательно вышестоящих уровней доступа в ниже стоящие уровни, исключающие всякую неконтролируемую утечку информации.

Через систему управления дистанционным обучением проходят информация о студенте (обучающемся), информационные ресурсы. Она должна обеспечивать конфиденциальность обмена и хранения всей циркулирующей информации, накопление статистических данных.

Современная система дистанционного обучения должна обладать возможностями использования учебных материалов, подготовленных в других системах и предоставления своих материалов для внешнего использования. Для этого система должна поддерживать общепринятый стандарт хранения учебной информации. В качестве такого стандарта в системе SES - Vyborg используется перспективный международный стандарт организации IMS (IMS - Instructional Management System - система управления обучением.) Техническую базу процесса дистанционного обучения составляют системы передачи данных, рабочие места, оснащенные компьютерной, аудио, видео и множительной техникой. Современные компьютерные телекоммуникации способны обеспечить передачу знаний и доступ к разнообразной учебной информации наравне, а иногда и гораздо эффективнее, чем традиционные средства обучения.

Функционирование любой системы дистанционного обучения заключается в переработке по соответствующим логико-математическим законам бесконечного (счетного) числа потоков информации в виде задач, пакета прикладных программ и вопросов информационно-справочного характера. Системы дистанционного обучения разработаны согласно принципам открытых систем, характеризуются количеством ПК,

Набор тьюторов по icypca.ii

Обучающийся

■1™

, !

£Заявле. .............

Договор [

Присвоение пароля

I <

V {> |1

»1*

Обучающийся

I V;

» и

Филиал

(региональной учеэйый центр)

Сервер

тьютор

Бухгалтерия

База данных УуЬо^,

индивидуальный учебный планы и т.;

Документы студента Документы тьютора

Отчеты, ведомости

Регламентирующие документы

тьютор

Учебно-методические материалы

X

тьютор

ОфоДО- , ■

РЩЧРе, >

Ц I и,.

^ГаГТ1"'

Базовый ВУЗ

Руководство

Разработка информационных ресурсов (ЭУ, курсов, учебных планов)

Архив

Канцелярия

Отдел маркетинга

Учгбно-методичсский совет

Учебный отдел

Рис. 3. Структурная схема ДО ВУЗа и схема документооборота

ьб ДО :

производительностью и пропускной способностью. Для их математического описания важно установить законы входных потоков задач или вопросов, законы процессов решения задач или ответов на вопросы и зависимости между их вероятностными (числовыми) характеристиками как случайных процессов, числом каналов и ПК, производительностью каждого ПК, эффективностью и достоверностью обслуживания информационной системы в целом. Одной из основных характеристик системы является ее пропускная способность, представляющая собой среднее число задач или вопросов, которые система может обслужить в единицу времени.

Рассмотрим информационную систему (ИС), решающую задачи или отвечающую на вопросы многих пользователей в режиме непосредственного доступа, пакетном режиме, в режиме разделения времени или в реальном масштабе времени. На вход такой системы поступает пуассоновский поток информации с плотностью X, а на её выходе имеется экспоненциальное распределение времени обслуживания с плотностью Система может состоять из одного или нескольких ПК; она работает по принципу off - line при п =0, то есть локальные терминалы и канал связи или по принципу on -line, при п= 1. Обработка вводов (вопросов) является многофазовой. Примем следующее символьно -логическое обозначение состояний ИС с целью облегчения исследований и расчета её основных вероятностных характеристик. Пусть С0 - ИС исправна и свободна (не загружена), то есть ни по одной задаче информация не введена в систему; C1 - ИС загружена, решается (обрабатывается один вопрос) одна задача; С2 - ИС загружена, информация одной задачи подготовлена и сформирована для запуска на решение; - ИС загружена, информация двух задач подготовлена и сформирована для запуска на решение и т.д.; Сп - ИС загружена, информация (п -1) задач подготовлена и сформирована для запуска на решение. Каждому состоянию поставим в соответствие вероятность того, что система будет в данный (фиксированный) момент времени именно в указанном состоянии, то

Переход из состояния вызывается входным потоком

информации с интенсивностью

(>С, Хо,; (2)

С) ►Cj —► Х]2; ...;Cn_i—► С„—►Xn_tin

Соответственно, переход ИС из состояния Cj в Cj (I>j) происходит c интенсивностью моментов времени завершения (обслуживания) решения задач:

Предположим, что в определённый момент времени ^ в ИС находится п запросов, что соответствует принятому обозначению С,,^). Пусть в фиксированный момент времени в ИС поступил ещё один запрос. Этому состоянию будет соответствовать обозначение Сл+^+Дф. Если за такой же момент времени Д1 завершено решение одной из задач (вопросов), то состояние ИС примет обозначение Сп^Оо+Д^. Следовательно, марковскую последовательность процессов изменения состояний ИС, определяемых увеличением числа задач путём поступления информации по соответствующему закону распределения и уменьшения количества задач в системе путём выдачи пользователям результатов (ответов) решения, можно записать в виде:

СпС^НСя^+ДО; Д1->0 (4)

С„Оо)-»С„.1ао+ДО; Д1-»0.

Для марковских последовательностей состояний увеличения и уменьшения (4) запишем вероятность перехода ИС соответственно в состояние увеличения и уменьшения:

Рп{ Сп(1о)->С„+1(1о+Д1) }= Апп+,дн0(д1); Рпи{ Сп+1(1о)-* С^о+Л^ }=^П+1,ПД1+0(Д1).

(5)

Вероятность того, что в момент At в ИС не поступит ни одной из задачи, примет вид:

Pn{ C^tobC^to+At) }=1- A„,n+1At+0(At). (6)

Таким образом, в процессе функционирования ИС может находиться в (п+1)-м состоянии с соответствующими ему вероятностями Po (t), Pi(t), P2(t),..., Pn(t). pn+i(t), i = l,k,сумма которых всегда равна единице и которые

можно определить, задавая интенсивности входных потоков информации Я у и выходных потоков обслуженных вопросов (задач) JJ ^ Для стационарного состояния можно предложить расчёт вероятностей состояний ИС на основе использования теории размеченных графиков. В соответствии с системой (1) и графом марковской цепи установившегося режима ИС запишем линейное алгебраическое уравнение, сбалансированное по нулю, для состояния С0:

Po^oo^Piio"Po^'oo"Po'^oi=0 (7)

Аналогично записываютсясбалансированные уравнения соответственно для состояний С),С2,Сз,...,Сп-1.

Так как в стационарном режиме работы системы дистанционного обучения всех состояний равны нулю, запишем в виде одной системы из n+1 уравнений с п неизвестными Pi; коэффициентами которых являются Л ¡j И Мц

Решив систему (8) и учитывая, что определим вероятность

первоначального состояния ИС:

/¿¿(¿,-..,4.-.) (9)

Если интенсивности Я у ., переводящие ИС в состояния увеличения (Ь^), и интенсивности обслуживания (решения задач) у, переводящие систему в состояния уменьшения 0^) при стационарном режиме работы последней, принять постоянными, то общую формулу для вычисления всех Р( можно записать в виде:

Коэффициент Т| является относительной интенсивностью входного потока информации (задач, вопросов) и как один из основных параметров ИС определяет производительность и эффективность использования ее технических и программных ресурсов. Фактически А/ц = г| представляет собой среднее число задач (вопросов), поступающее в ИС за средний интервал времени решения (обслуживания) одной задачи (ответа). Если за среднее время принять его математическое ожидание М(1от>), ТО

11 = X М(и), (П)

где М(1отв)=1/р.

Таким образом, при установившемся режиме функционирования определяются предельные значения вероятностей системы. Необходимо еще определить все вероятности при конкретных начальных условиях, для чего зададим последние и запишем

Очевидно, в начальный момент времени ^=0) состояния системы и их вероятности с учетом выражения (1) можно представить следующим образом:

Сс(0)->Ро(0) = 1;

С,(0) /¡(0) = 0;...С„(0) Р„(0) = 0;

Определив начальные и предельные вероятности состояний ИС, перейдем к расчегу основных характеристик эффективности ее функционирования. Пусть ^(0) = 1 и система исправна, имеет стопроцентную

готовность к эксплуатации задач, все остальные вероятности при заданных

начальных условиях Р^О), где 1 6 равны нулю - в системе не решается

ни одна задача. Следовательно, при начальных условиях ^/(0 является

функцией от t и 0<1[п, а предельная вероятность Р„{0 является вероятностью того, что в момент t в ИС поступит информация по (п+1)-й задаче, что фактически является отказом в решении (п+1)-й задачи, то есть Рот ю (О * Р* (О 5 тогда вероятность противоположного события

аПп = 1 - р.

является относительной пропускной способностью

ИС, которую определим для предельных состояний системы

Поскольку является фактически отношением количества решенных задач или выданных ответов ко всему количеству поступивших задач или вопросов за принятую единицу времени, номинальную (проектную)

пропускную способность ИС получим в результате произведения и

интенсивности X, то есть

й\ = ей (15)

В ИС может поступать неограниченное число вопросов и задач. Очевидно, в этом случае сроки их решения могут и не соблюдаться ввиду того, что по своим техническим параметрам ИС не может в определенную единицу пропустить сверхнормативное количество информации. Теперь определим, сколько может находиться задач, вопросов и т.д в очереди. Для ИС многофазовая система оперативного мультипрограммирования обеспечивает рациональное распределение программных, аппаратных и трудовых ресурсов ИС, сокращает время ожидания и обслуживания задач. Пусть допустимое число задач, находящихся в ИС на решении, представляет собой случайную величину Н, принимающую только целочисленные значения, закон распределения которой известен и задан в виде табл. 1.

Таблица 1

Закон распределения случайной величины, представляющей допустимое число задач, находящихся на решении в ИС

Н, Р.

Ьо Ь2 ... Ьп-1

0 1 2 п-1

Ро Р| ъ ... Р.1

- - • ... -

ь„

п Рп

Так как дискретная случайная величина Н принимает конечное множество значений, её математическое ожидание М(Н) можно определить по формуле:

(16)

По этой формуле определяется среднее число задач, которые могут находиться в ИС. С учетом формулы (2.85) окончательно получим выражение для определения среднего количества вопросов или задач в системе

-Шъ/ЦЪ

1=0 4=0 7-1

(17)

Величина п может принимать различные значения при разных значениях величины т|„ заданной в области значений действительных чисел (1/цЗО). В момент 10 + Д/(Д< 0) вероятность того, что в ИС находится на решении, хотя бы одна задача в соответствии с выражением (10) будет равна

Ш^/'л/-.)

4-0 >1

(18)

Теперь определим среднее количество вопросов (задач), которые могут попасть в портфель заказов и ожидать в очереди. Так, если в ИС всего в задач и в некоторый момент задач решается, то в портфеле заказов будет задач, то есть

ЛГ-п-Д (19)

Рассчитаем среднее время нахождения одной задачи в ИС по следующей формуле:

Те=п!Х (20)

Определим среднее время нахождения каждой из задач, ожидающих в очереди:

Тк=ыи (21)

С учетом формул (21) и (22) получим среднее время решения ИС одной задачи, которые представляют собой разницу между средним временем пребывания в ИС одной задачи и средним временем нахождения информации (вопроса, задачи) в очереди:

Таким образом, изложенная методика позволяет определить следующие характеристики ИС: предельные вероятности, определяющие наличие вопросов или задач в системе или их отсутствие, относительный коэффициент загрузки системы, относительную пропускную способность (производительность); номинальную (проектную) пропускную способность; соблюдение или несоблюдение сроков решения задач, время простоя ИС; процент недозагрузки или загрузки системы; среднее количество решаемых и ожидающих решения задач; среднее время решения одной задачи; среднее

время нахождения одной задачи (ожидающей запуска на решение) в очереди; общее время нахождения в ИС задач, вопросов.

Для объективной оценки системы дистанционного обучения необходимо рассмотреть вопросы, связанные с управление качеством учебного процесса. При разработке критериев качества принимались во внимание положения международных стандартов в области информатизации учебного процесса и управлении качеством программного обеспечения. Качество образования, как комплекса знаний и умений, должно отвечать одним и тем же требованиям, вне зависимости от формы обучения. Однако оценка качества по показателям организации процесса обучения будет зависеть от формы обучения. Проблема качества обучения включает задачи контроля и оценки качества обучения и задачи управления качеством обучения, т.е. задача контроля и оценки качества входит в задачу управления качеством, как составная часть. Тестирование знаний путем проведения контрольных мероприятий является важным и необходимым элементом учебного процесса. Каждому вопросу в подсистеме диагностики качества знаний ставится в соответствие вес и форма ответа. Если количество вопросов для итогового контроля задано как N, а разделов в теме - п, то необходимо произвести выборку так, чтобы учитывался уровень изучения раздела. Иначе говоря, в выборке должны присутствовать, главным образом, вопросы тех разделов, по которым обучаемый показал неудовлетворительные знания. Для этого решается задача целочисленного программирования, где N > n; n - количество разделов учебного материала; Xmin - минимальное количество вопросов (определяется преподавателем), которое необходимо выбрать для одного раздела. По умолчанию Xmin = [N/n], Результатом решения этой задачи являются значения X = {xi}, указывающие: какое количество вопросов для итогового контроля необходимо взять из того или иного раздела, учитывая при этом уровень изучения раздела. Кроме того, выбирая вопросы, внутри раздела, необходимо учитывать и то обстоятельство, что вопросу ставится в соответствие не только вес, но и три формы ответа, т.е. каждой форме ответа соответствует свой коэффициент сложности. Все это необходимо предусмотреть, так как в одну выборку не должен попасть один и тот же вопрос с разными формами ответа. Для этого решается следующая задача:

Z - уровень изучения раздела

N - общее количество вопросов, относящихся к i-ному разделу; Xi - количество вопросов, полученное на основе решения задачи, которое необходимо взять из данного i-ного раздела.

Применение изложенного выше подхода позволяет адаптировать систему диагностики под каждого обучаемого индивидуально и автоматизировать операции, связанные с проведением итогового контроля. Инструментальные средства автоматизированного проектирования компонентов дистанционного обучения и диагностики качества знаний специалистов разработаны на языке объектно-ориентированного программирования - Java, позволяющего интегрировать процедуры диагностики и управления ходом обучения с форматом представления информации в Internet Отличительной особенностью данных процедур является возможность их использования в создании компонентов дистанционного обучения и диагностики знаний для любой специальности, при соответствующей доработке информационного обеспечения и независимости созданных процедур от используемой платформы аппаратных и программных средств.

В третьей главе исследовано информационное обеспечение процесса дистанционного обучения и предложены методики создания информационного обеспечения, позволяющие формировать знания, умения, навыки в области самообучения и в области творчества.

Для разработки информационного обеспечения системы управления дистанционным обучением в высших учебных заведениях необходимо предусмотреть следующие средства: создания, накопление и редактирование в базе данных учебных информационных ресурсов, их передачи и получения; организация и управление индивидуальным обучением согласно учебных планов; администрирование базы учебных информационных ресурсов; сбора, накопления и обработки статистической информации; защиты и достоверности информации. Информационное обеспечение процесса дистанционного обучения должно представлять собой информационные ресурсы на различного рода носителях и иметь средства оперативного доступа к ним. Информационные ресурсы должны в полной мере обеспечивать проведение учебного процесса и качество знании обучающихся. Нужно отметить следующую характерную особенность -смысловая информация, составляющая сущность большинства учебных курсов, баз данных, не должна быть связана со средой хранения - доставки-публикации. Современная система дистанционного обучения хранить данные в стандартизованном формате хранения учебной информации, стандартизация обмена учебными материалам приведет к расширению рынка и снижению стоимости их переноса в каждую конкретную систему дистанционного обучения. Для взаимодействия между собой международных систем дистанционного обучения принят международный стандарт IMS, позволяющий семантически совместить данные.

Имеющиеся в инструментальной среде средства позволяют решать вопросы представления учебного материала с выбором дизайна оформления, анимации. В качестве основного информационного ресурса в учебном процессе, с использованием телекоммуникационных технологий, должны быть использованы методически проработанные информационные базы данных, по своему объему и содержанию соответствующие требованиям государственных образовательных стандартов. Используя реляционные СУБД серверного типа, можно хранить информационные ресурсы в древовидной структуре, что дает возможность использовать системы дистанционного обучения на различных программно-аппаратных платформах. Необходимо подчеркнуть важность не только сбора информации, но и её регулярного и целенаправленного анализа. В плане анализа выгодное положение занимают средства аудита СУБД, поскольку к регистрационной информации могут естественным образом применяться произвольные SQL — запросы.

Все данные системы SES - Vyborg можно разделить на следующие информационные ресурсы (см. рис. 4.): учебные материалы, тест, курс, учебный план. Одной из самых необходимых компонент системы дистанционного обучения является тестирующая компонента. В данной системе она реализована согласно принципам активного ресурса. В качестве формата представления теста была выбрана спецификация IMS Q&TI (Question & Test Interoperability). Спецификация Q&TI описывается на языке XML со стандартной таблицей поддержки этого формата. Это дает возможность получить богатый набор настроек тестирования и возможность добавления своих элементов и материалов, присущих конкретному образовательному учреждению, не поддерживаемых стандартом, а также позволяет разделить тесты на секции по темам. Реализована поддержка двух видов материалов: тест и графика. Эффективность достигается благодаря использованию связки XML+ XSL, что позволяет выводить данные в формате хранения после обработки теста анализатором XML. Используя контрольные измерительные материалы единых государственных экзаменов по истории, математике, физике в системе SES - Vyborg были исполнены тесты. Проверить свои знания, по этим тестам, было предложено выпускникам школ г. Выборга. Анализируя процесс создания тестов, следует отметить следующее: любая учебная дисциплина, не требующая рисунков, графических схем безукоризненно ложится в алгоритм создания электронной книги и тестов с использованием программы SES - Vyborg; по учебным дисциплинам, нуждающимся в графических иллюстрациях также можно создавать электронные книги и проводить тестирование с помощью программы SES - Vyborg, однако в этом случае существуют ограничения по емкости рисунков до 27 Кбайт в формате jpg; необходима доработка подсистемы исполнения тестов для вопросов, содержащих развернутые ответы.

4--►

Активная обратная связь * Возврат запроса

Рис. 4. Схема ресурсов системы SES - Vyborg

(пользователь процесса дистанционного обучения) передается через каналы связи. Поэтому при построении системы дистанционного обучения встает задача оптимального выбора стандарта передачи информации между элементами системы. Сделан анализ, используемых в системе дистанционного обучения телекоммуникационных сетей. Рассмотрены вопросы передачи сообщений дискретного канала с помехами. Все информационные системы предназначены для сбора, хранения и обработки информации. Поэтому в основе любой ИС лежит среда хранения и доступа к данным. Среда должна обеспечивать уровень надежности хранения и эффективность доступа. Следовательно, если планируется долговременное накопление ценной информации, то с самого начала должны быть продуманы падежные способы еёдолговременногохранения.

.Для обеспечения защиты баз данных, обеспечения достоверности передаваемой информации, целостности информационных ресурсов и данных по организации учебного процесса рекомендуется предусмотреть: защиту от несанкционированного доступа к информационным ресурсам компьютеров, работающих автономно и в сети; защиту секретной, информации от чтения посторонними лицами и целенаправленного её искажения; защиту информационных систем от многочисленных компьютерных вирусов. Защита от несанкционированного доступа к ресурсам информационной системы подразумевает решение следующих вопросов:

1.Идентификации и аутентификации

2.Проверки полномочий

3. Автоматическая регистрация в специальном журнале всех как удовлетворенных, так и отвергнутых запросов к информационным ресурсам с указанием идентификатора пользователя, терминала, времени и сущности запроса регистрируются в специальном журнале, (ведение журналов аудита). Система поддерживает протоколирование работы пользователей, удаленное администрирование информационного узла.

4. Для обеспечения целостности данных в СУБД в случае различных сбоев рекомендуем следующие основные решения: откат всех транзакции, которые не завершились к моменту аварии, и гарнированная запись во внешней памяти результатов завершившихся транзакций.; аварийное выключение питания, в результате чего теряется содержимое основной памяти, в буферах которой, возможно, находились измененные, но еще не записанные во внешнюю память блоки базы данных; переписать на исправный внешний носитель архивную копию базы данных, после чего повторить операции транзакций, которые были выполнены после архивации, а затем выполнить откат всех транзакций, не закончившихся к моменту аварии, решение этой проблемы обеспечивается журналом базы данных, особая надежность хранения файла журнала достигается путем поддержки зеркальной копии.

В системе SES - Vyborg структурированным хранилищем мультимедийных информационных обучающих ресурсов (электронные учебники, учебные планы, тесты) является сервер приложений, доступный из

сети Интернет. Это хранилище предназначено для хранения информационных ресурсов и оперативного доступа к учебным материалам на всех этапах учебного процесса. Хранилище информации характеризуется следующими свойствами:

1. Информационные ресурсы представлены в хранилищах данных структурировано деревом, согласно их типу и содержанию.

2. Информационные ресурсы состоят из подресурсов (например, тест состоит из секций, которые в свою очередь содержат отдельные вопросы). Таким образом, большинство информационных ресурсов являются контейнерами, содержащими другие ресурсы. Данные организованы согласно предмету, а не в соответствии со способом их применения;

3. Большой объем и сложные взаимосвязи данных;

4. Неизменность и целостность — данные обновляются только администратором базы данных, студенты и слушатели курсов могут только считывать информацию, поддерживая концепцию «одного правдивого источника».

Для реализации сервера приложений в системе SES - Vyborg используется среда Java, дающая такие преимущества, как независимость от платформ, быстрота разработки, ориентированность на сетевые приложения, наличие стандартных библиотек продержки интерфейсов СУБД и Web.Bce пользователи получают доступ к системе посредством использования «сверхтонкого клиента», в качестве которого выступает веб- браузер. Использование веб- браузера, поддерживающего язык XML (например Internet Explorer 5), позволяет системе выдавать данные связкой XML+ XSL (рис. 5).

^ HTTP запрос Клиент, (веб-браузер)

Сервер XML данные Веб- страница

XSL шаблон

ИНТЕРНЕТ

Рис. 5. Схема представления XML данных

Данные поступают на веб- браузера в том виде, в котором они хранятся, преобразование в html осуществляет сам веб- браузер, следовательно непосредственный вывод информации на веб- браузер существенно повышает производительность системы. При удаленности компонент информационной системы сеть Интернет является удобным решением задачи транспортировки информации, что позволяет использовать эту сеть для построения информационных систем различного назначения. Кроме того, ориентация на международные стандарты и типовые решения позволяет обеспечить эволюцию системы в процессе совершенствования средств реализующих её функциональные элементы. Информационные ресурсы

представлены в хранилище данных структурировано деревом. Для хранения древовидной структуры информационных ресурсов используется реляционная СУБД в силу своей эффективности и надежности. В этом смысле СУБД является подложкой, а механизм обработки древовидной структуры хранилища информационных ресурсов (реестра системы) -надстройкой. Тем самым выделяется новый уровень взаимодействия, позволяющий оперировать данными системы на уровне отдельных информационных ресурсов. Для этого в системе существует специальный компонент - менеджер реестра. Операции над ресурсами представляют собой интерфейс, при помощи которого система взаимодействует с информационными ресурсами (наполнением). Поэтому в системе может быть создан любой новый уникальный тип информационного ресурса, поддерживающий унифицированный системный интерфейс доступа к ресурсам. Вследствие этого, структура системы не зависит от её наполнения, эти понятия четко разделены. Система может разрабатываться постепенно при помощи добавления новых типов информационных ресурсов. Другим важным вопросом является формат хранения данных узла реестра. Существует несколько вариантов хранения этих данных в СУБД: записи, сериализованные объекты, разнесение по связанным таблицам, XML документы. Из всех известных вариантов хранения данных в СУБД, в данной системе используется хранение данных в формате XML, что дает следующие преимущества: возможности структурирования, возможности проверки, переносимость (формат XML может служить форматом обмена данными между отдельными звеньями распределенной системы), различные виды отображения данных. Любой информационный ресурс системы (учебный материал, курс, тест) представлен объектом в базе данных (хранилище информационных ресурсов), и обрабатывается системой единым образом.

В четвертой главе описан интерфейс системы SES - Vyborg, рассмотрены вопросы создания ресурсов тестирования и обеспечения защиты информации, исследованы процессы сбора и храпения информации, даны рекомендации по организации и совершенствованию процесса дистанционного обучения.

Система SES - Vyborg содержит многоуровневую систему защиты информации, которая состоит из следующих компонентов: защита от несанкционированного доступа, защита СУБД, защита веб-интерфейса. Сервер системы подключается к серверу СУБД по имени и паролю, записанному в настройках сервера системы. Все информационное наполнение системы защищено от несанкционированного доступа. Доступ к системе возможен только для зарегистрированных пользователей. Пользователи всех категорий работают с системой посредством веб -браузера. Для каждой категории пользователей существует своя оболочка. Оболочка позволяет выполнять над ресурсами определенный набор операций. Полный набор этих операций доступен администратору. Пользователю всегда доступно определенное подмножество вышеперечисленных операций, в зависимости от типа пользователя, типа

ресурса и соответствующих им прав доступа. Типы пользователей и права доступа представлены в табл. 2.

Таблица 2.

Типы пользователей и права доступа

№ Тип пользователя Описание Где содержится ресурс- учетная запись Точка входа

1 Администратор системы Администрирует систему. Администратору доступны все операции над любым типом ресурса. Создает подразделения и учетные записи преподавателей Корень системы Корень системы

2 Преподаватель Работает с учебными материалами своего подразделения. Создает учебные планы и учетные записи студентов. Подразделение Подразде ление

3 Студент Учащийся ДО Учебная группа Учебный план

В системе реализована зашита от несанкционированного доступа на основе матрицы доступа по соотношению {тип ресурса -тип пользователя-тип операции}. В таблице 4.2 перечислены допустимые для пользователей (обозначено +) операции над различными типами ресурсов.

В системе присутствует функция резервного копирования содержимого базы данных для обеспечения надежности хранения данных. В системе сушествует механизм резервного копирования базы данных всех учебных ресурсов. Backup базы данных (все таблицы БД) создается автоматически с периодичностью, заданной в файле SES erver.ini настройкой backup_hour. Каждый новый backup создается в новом каталоге , SES /data/Ьаскир/Ьаскир номер.

Для каждой категории пользователей существует своя оболочка. Оболочка позволяет выполнять над ресурсами определенный набор операций: Ж Создать ресурс; XУдалить ресурс ; ©Изменить ресурс; Ъ> Запустить ресурс. Полный набор этих операций доступен администратору.

Для создания информационного наполнения администратору необходимо создать учебное подразделение (или несколько, в зависимости от потребностей). В выбранном подразделении необходимо создать учетные записи преподавателей (ресурс Преподаватель). Напомним, что преподаватель имеет доступ к содержимому только своего подразделения. После того, как созданы учетные записи преподавателей, они могут войти в систему и приступить к созданию учебных планов, учебных групп студентов и отдельных учетных записей студентов в них (ресурс студент). Все это может делать и администратор.

Более подробно рассмотрим создание секции в которой содержатся тесты по контрольным измерительным материалов к единым государственным экзаменам. После создания секции необходимо выбрать вид создаваемого ресурса (в данном примере вопрос теста). Затем задается тип вопроса и заполняются графы: текст вопроса, варианты ответа с указанием правильного Если возникает необходимость то вопросы дополняются графической информацией рис 7. Повторяя описанные выше действия, создаем ресурс для тестирования по определенной дисциплине.

Рис. 7 Вид заполненного ресурса Система поддерживает экспорт и импорт учебных ресурсов на уровне тестов. Экспорт и импорт тестов происходит в формате IMS Q&TI через файл, сжатый архиватором ZIP. В ZIP архиве лежит один xml файл, в котором содержится один тест (<assessment>). (рис.8) Все остальные присоединенные файлы (картинки к тесту) расположены рядом в архиве.

Ссылки из теста на присоединенные файлы оформляются так: <та!епа1>

«-пшитоде ¡та{51уре="1тайе^1Г ип="1таце1^1Г/>

</material>

Отчетной информацией системы являются результаты тестирования обучающихся. Они представлены в табл 3.

Таблица 3.

Таблица результатов тестирования

i Оценка 3

i Н<Ь|ИШ«1М!1| 30 8

| Кммсетю цомлм емчн г

| Опскм пртшп »»пресва 30

| Врем 8 ним

Баллы - это сумма весов правильно отвеченных вопросов. Для тестов с заданной обработкой ответов пользователю выставляется оценка. Оценка получается в результате проверки баллов на попадание в заданный диапазон при обработке ответов теста. То есть для каждой возможной оценки задается определенный диапазон баллов Существует возможность распечатки результатов теста.

Имеющаяся практика дистанционного обучения, показывает на приоритетность двух направлений исследований по организации и совершенствованию процесса дистанционного обучения: первое направление связано с психологическими особенностями дистанционного обучения, психологией общения в сетях, второе связано с удешевлением процесса дистанционного обучения.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

На основании проведенных исследований, изложенных в диссертации, получены следующие результаты:

1. Показана необходимость и важность развития дистанционного обучения в России, как элемента системы образования при обеспечении его высокого качества, соответствующего национальным и международным стандартам в системе «ВУЗ - филиал».

2. Предложена структурная схема и схема документооборота системы дистанционного обучения. Данная система является централизованной, состоящей из центра дистанционного обучения на базе ведущего головного вуза СПГУВК и территориально удаленных филиалов.

3. Определены требования к техническому обеспечению процесса дистанционного обучения, позволяющие использовать предлагаемые методические разработки и информационные технологии в транспортной отрасли для развития дистанционного обучения.

4. Сформулированы логико - математические основы по переработке потоков информации для систем дистанционного обучения, позволяющие определить: относительную пропускную способность, номинальную пропускную способность, соблюдение или несоблюдение сроков решения задач, время простоя, среднее время решения одной задачи (вопроса),

5. Разработаны программные процедуры, позволяющие диагностировать качество знаний, организацию процедур сбора результатов контроля и диагностики знаний. Предложенные подходы позволяют адаптировать систему диагностики под каждого обучаемого и автоматизировать проведение итогового контроля.

6. Выделена следующая особенность информационного обеспечения процесса дистанционного обучения: содержание информационных ресурсов должно быть инвариантным, так как если устареет среда хранения -доставки- публикации, устареет и информация.

7. Предложен алгоритм создания информационных ресурсов, в подсистеме тестирования, использующей контрольные данные по истории, математике, физике, химии в системе 8Е8-УуЬо^ были разработаны тесты.

8. Рекомендованы способы зашиты баз данных и каналов передачи информации, для обеспечения достоверности передаваемой информации, целостности информационных ресурсов и данных по организации учебного процесса.

9. Разработаны рекомендации по организации и совершенствованию процесса дистанционного обучения, позволяющие удешевить процесс доступа к информации за счет использования программ - тренажеров и учитывающие особенности обучающихся, на основании психологических тестов.

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1 .Кулибанов Ю.М., Кутузов О.И, Жерновкова С. Л, Завьялов Н.М. Имитационное моделирование, статистический метод. СПб, Судостроение, 2002 г, 131с.

2. Жерновкова С.Л. Достоинства и проблемы Интернет- обучения. Сборник научных трудов под ред проф А.С. Бутова, выпуск 6, СПб, СПГУВК, 2002 г, с 80-83.

3. Бабурин В.А., Завьялов Н.М., Жерновкова С.Л. Перспективы дистанционного обучения в МО «Выборгский район Ленинградской области», Сборник научных трудов под ред проф А.С. Бутова, выпуск 7, СПб, СПГУВК 2002, с 20-22.

4. Бабурин В.А., Завьялов Н.М., Жерновкова С.Л, Информационно -коммуникативные проблемы дистанционного образования. Управление и информационные технологии на транспорте. СПб, СПГУВК, 1999 г., с 70 -72

Подписано в печать 25.05.04. Сдано в производство 25.05.04.

Лицензия № 000283 от 19.10.98. Формат 60x84 1/16 Усл.-печ. 1,46. Уч.-изд.л. 1,76. Тираж 60 экз. Заказ №207

Отпечатано в ИИЦ Ф ГОУ ВПО СПГУВК 198035, Санкт-Петербург, Межевой канал, 2

HS 1 2 3 О 9

Введение.

Глава 1. Дистанционное обучение как объект управления.

1.1. Определение информатизации дистанционного обучения.

1.2. Процесс дистанционного обучения как организационная система

1.3. Методические основы дистанционного обучения.

1.4. Структурные и функциональные схемы процесса дистанционного обучения.

1.5. Техническое описание процесса дистанционного обучения.

1.6. Основные результаты первой главы.

Глава 2. Разработка алгоритмического обеспечения.

2.1. Методы анализа потоков информации.

2.2. Методика расчета однотерминальной информационной системы.

2.3. Информационные модели каналов передачи информации.

2.4. Способы оценки показателей качества дистанционного обучения

2.5. Основные результаты второй главы.

Глава 3. Исследование и разработка информационного обеспечения.

3.1 Цели и задачи информационного обеспечения.

3.2. Структура информационного обеспечения.

3.3 Каналы связи и способы передачи информации.

3.4. Достоверность и сохранность информации при дистанционном обучении.

3.5. Особенности синтезирования баз данных и знаний при дистанционном обучении.

3.6. Основные результаты третьей главы.

Глава 4. Машинный эксперимент.

4.1. Исследование прав доступа и способов защиты информации.

4.2. Исследование процесса создания информационного ресурса.

4.3. Разработка рекомендаций по организации и совершенствованию процесса дистанционного обучения.

4.4. Основные результаты четвертой главы.

Актуальность темы. Автоматизация на основе применения компьютеров и вычислительных сетей проникает во все сферы жизни современного общества, связанные с использованием и переработкой информации. В первую очередь, информатизация на базе автоматизированных систем затронула процессы в производственной сфере. В настоящее время все заметнее становится тенденция к информатизации системы образования, особенно в связи с переходом к информационному обществу, ведь система образования является основообразующей информационного общества и залогом развития государственного потенциала. Система образования является тем базисом, что повышает конкурентоспособность экономики государства.

В таких условиях высшее образование будет приобретать все большую массовость. Учебные заведения разных стран мира обратили внимание на возможности использования компьютерных телекоммуникационных технологий для организации дистанционного обучения. Создаются электронные учебники, разрабатываются автоматизированные системы обучения, организуются виртуальные университеты, обсуждаются вопросы дистанционного образования.

Актуальность этой проблемы для всех стран мира очевидна, кроме этого необходимо обратить внимание на изменяющиеся потребности представителей информационного общества, которые хотят совершенствоваться и улучшать свой профессиональный уровень непрерывно и в любой момент, как они почувствуют в этом необходимость. По данным федерального департамента образования в США только 43% студентов вузов моложе 25 лет, лишь четверть - молодежь 18 -22 лет. Остальная часть студентов - люди взрослые, обремененные семейными и деловыми заботами. У людей взрослых, которые вынуждены зарабатывать на жизнь, на первом месте не традиционное очное обучение, а открытое и доступное дистанционное обучение. И чем выше уровень информационной культуры населения, тем выше спрос.

Дистанционное обучение позволяет учиться жителям регионов, где нет иных возможностей для профессиональной подготовки или получения качественного высшего образования, нет университета нужного профиля или преподавателей требуемого уровня квалификации. Эта проблема особенно актуальна для России с её огромными территориями и сосредоточением научных центров в крупных городах.

Однако в силу очевидной сложности формализации процессов обучения и из-за новизны Internet-технологий эти проблемы находятся на начальной стадии своего решения, возможности современных информационных технологий используются в малой степени. Информатизация образования должна быть направлена, в первую очередь, на определение того, что нужно изучать в конкретных условиях, на обеспечение поиска, извлечения, передачи и представления знаний в системах дистанционного обучения (ДО).

Однако по мере расширения компьютеризации учебного процесса все заметнее становится дисбаланс между техническими возможностями хранения, передачи информации в телекоммуникационных сетях и ее представления в различных формах для воздействия на органы чувств человека, с одной стороны, и требованиями к содержанию информации в сетевых серверах, к структурированию знаний и избирательного доступа к источникам знаний, с другой. Информационное наполнение сетевых серверов и эффективное управление знаниями является главной и, в то же время, наиболее трудной для реализации задачей в проблеме создания информационно-образовательных сред в компьютерных сетях. В концепции будущего открытого образования /9/ важным элементом является возможность выбора обучаемым средств, места и времени обучения, соответствующих его запросам. Это подразумевает наличие альтернативных учебных пособий и прикладного программного обеспечения, причем они должны быть согласованными по терминологии, системам обозначений, интерфейсам для создания нужных комбинаций учебных средств. Для выполнения этих требований нужны новые методы структуризации и поиска информации в учебных серверах. В данной работе излагается одна из возможных точек зрения на создание методического и информационного обеспечения системы управления дистанционным обучением. Исходя из выше сказанного, становится очевидным, что научно - исследовательская и практическая работа над проблемами дистанционного обучения должна быть постоянной и непрерывной.

Цель и задачи исследования. Целью диссертационной работы является разработка организационных положений, рекомендаций по совершенствованию процесса дистанционного обучения, методического и информационного обеспечения системы управления дистанционным обучением.

Для достижения поставленной цели потребовалось решение следующих основных задач:

- выполнить анализ развития дистанционного обучения в России, выявить основные проблемы в области дистанционного обучения;

- выполнить анализ методических основ дистанционного обучения, с целью определения требований для создания новых учебных ресурсов;

- выполнить анализ информационного обеспечения дистанционного обучения, для разработки рекомендаций по созданию информационного обеспечения дистанционного обучения;

- выполнить анализ показателей качества в дистанционном обучении, для получения модели управления качеством;

- разработать организационную структуру дистанционного обучения и документооборота в университете и филиалах;

- разработать формализованное описание процесса дистанционного обучения, методов анализа потока информации.

Предметом исследования являются организационные, методические основы и приемы информационной поддержки управления процессом дистанционного обучения.

Объектом исследований являются учебные ресурсы, формируемые системой дистанционного обучения модели, структурные и функциональные схемы дистанционного обучения, каналы связи, особенности синтезирования баз данных и баз знаний, запрета и достоверность информации, техническое и математическое обеспечение процесса дистанционного обучения для целей оптимизации и повышения эффективности процесса дистанционного обучения в условиях активизации рынка образовательных услуг.

Методы исследования. Методологическая основа работы построена на последовательном проведении концепции системного анализа и системного подхода к организации дистанционного обучения. При решении поставленных задач используются методы статистического анализа, математического моделирования информационных потоков, каналов передачи информации, качества процесса дистанционного обучения.

Научные исследования в области организации дистанционного обучения на базе новых информационных технологий основываются на трудах Андреева А.А., Дмитриева В.Ф., Прокофьева В.Л., Полат Е.С. Игоршина А.П. Исследования опираются на концепцию дистанционного обучения на базе компьютерных телекоммуникаций в России, , материалы по вопросам организации и управления процессом дистанционного обучения, специальную математическую и техническую литературу.

Научная новизна, полученных в диссертации результатов, заключается в следующем:

1. Обобщении основных подходов к созданию методического и информационного обеспечения организации систем управления дистанционным обучением, а также предложены методики создания учебных ресурсов и информационного обеспечения, позволяющие формировать знания, умения, навыки в области самообучения (для постоянного обновления фактологической информации) и в области творчества (для создания новых знаний с использованием методологии познания).

2. Разработке структурной модели управления процессом дистанционного обучения, обеспечивающей основные требования различных категорий пользователей образовательного процесса.

3. В предложении по унифицированию средств технологической поддержки систем дистанционного обучения в части, касающейся разработки тестирующих компонентов.

4. В доработке и адаптация к условиям конкретного образовательного учреждения оболочки xDLS.

Практическая значимость исследований. Анализ методического и информационного обеспечения организации систем дистанционного обучения позволит создавать учебные ресурсы и информационное обеспечение. Кроме того, скомпонована организационная структура управлением процесса дистанционного обучения и документооборота с введением обратной связи.

Реализация работы. Основные результаты работы получены в рамках Выборгского филиала СПГУВК по тестированию абитуриентов по ЕГЭ

Публикации. Основные положения диссертации изложены в - х печатных работах.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав основного текста, заключения, списка использованной литературы, работа содержит 159 страниц печатного текста, рисунков.

4.4. Основные результаты четвертой главы

1. Исследован алгоритм создания информационных ресурсов, в подсистеме тестирования, использующей контрольные данные по истории, математике, физике, химии в системе SES — Vyborg, позволяющий создавать новые информационные ресурсы.

2. На основании тестирования была сделана выборка, которая говорит о сходимости и работоспособности системы тестирования.

3. Исследованы права доступа и способы защиты информации, обеспечивающие достоверности передаваемой информации, целостности информационных ресурсов и данных по организации учебного процесса.

4. Разработаны рекомендации по организации и совершенствованию процесса дистанционного обучения, позволяющие удешевить процесс доступа к информации за счет использования программ - тренажеров и учитывающие особенности обучающихся, на основании психологических тестов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

На основании проведенных исследований, изложенных в диссертации, получены следующие результаты:

1. Показана необходимость и важность развития дистанционного обучения в России, как элемента системы образования при обеспечении его высокого качества, соответствующего национальным и международным стандартам в системе «ВУЗ — филиал».

2. Предложена структурная схема и схема документооборота системы дистанционного обучения. Данная система является централизованной, состоящей из центра дистанционного обучения на базе ведущего головного вуза СПГУВК и территориально удаленных филиалов.

3. Определены требования к техническому обеспечению процесса дистанционного обучения, позволяющие использовать предлагаемые методические разработки и информационные технологии в транспортной отрасли для развития дистанционного обучения.

4. Сформулированы логико - математические основы по переработке потоков информации для систем дистанционного обучения, позволяющие определить: относительную пропускную способность, номинальную пропускную способность, соблюдение или несоблюдение сроков решения задач, время простоя, среднее время решения одной задачи (вопроса),

5. Разработаны программные процедуры, позволяющие диагностировать качество знаний, организацию процедур сбора результатов контроля и диагностики знаний. Предложенные подходы позволяют адаптировать систему диагностики под каждого обучаемого и автоматизировать проведение итогового контроля.

6. Выделена следующая особенность информационного обеспечения процесса дистанционного обучения: содержание информационных ресурсов должно быть инвариантным, так как если устареет среда хранения — доставки- публикации, устареет и информация.

7. Предложен алгоритм создания информационных ресурсов, в подсистеме тестирования, использующей контрольные данные по истории, математике, физике, химии в системе SES - Vyborg были разработаны тесты.

8. Рекомендованы способы защиты баз данных и каналов передачи информации, для обеспечения достоверности передаваемой информации, целостности информационных ресурсов и данных по организации учебного процесса.

9. Разработаны рекомендации по организации и совершенствованию процесса дистанционного обучения, позволяющие удешевить процесс доступа к информации за счет использования программ — тренажеров и учитывающие особенности обучающихся, на основании психологических тестов.

1. Андреев А.А. Введение в дистанционное обучение // Евразийская ассоциация дистанционного образования. Материалы 1. Международной конференции по дистанционному образованию, 27 стр http://www.iet.mesi.ru/broshur/broshur.htm

2. Бабурин В.А., Завьялов Н.М., Жерновкова C.JI. Перспективы дистанционного обучения в МО «Выборгский район Ленинградской области», Сборник научных трудов под ред проф А.С. Бутова, выпуск 7, СПб, СПГУВК 2002, с 20-22.

3. Бабурин В.А., Завьялов Н.М., Жерновкова С.Л, Информационно — коммуникативные проблемы дистанционного образования. Управление и информационные технологии на транспорте. СПб, СПГУВК, 1999 г., с 70 — 72.

4. Бершадский A.M., Кревский И.Г. «К вопросу организации управления дистанционным образование», http://www.stup.ru/win/ info/publ/orgu.htm

5. Бройдо В.Л., вычислительные системы, сети и телекоммуникации, СПб, ЗАО «Издательский дом «Питер», стр. 625-667.

6. Домрачев В.Г Дистанционное обучение: возможности и перспективы, Высшее образование в России —1994. №3, с 10 -11.

7. Дмитриева В.Ф., Прокофьев В.Л, Самойленко П.И и др Дистанционное обучение: сущность, проблемы внедрения , Специалист — 1996 №11/12, с 37-40.

8. Егоршин А.П. Дистанционное обучение в учебном заведении высшего образования, М, Дистантное образование — 1998 № 1, с 20- 23.

9. Ю.Жерновкова C.JL, Достоинства и проблемы Интернет обучения. Сборник научных трудов под ред проф А.С. Бутова, выпуск 6, СПб, СПГУВК, 2002 г, с 80-83.

10. Извишин , Основы информациологии, М, 2000, 5- 340 стр.

11. Козлов В.А. , Открытые информационные системы, М, Фининсы и статистика, 1999 г, 9-65 стр.

12. Кондратьев Д.Д., Неклюдов С.Ю., Локальные вычислительные сети, СПБ, СПГУВК, 2002 г., стр210-268.

13. Кулибанов Ю.М., Кутузов О.И, Жерновкова С.Л, Завьялов Н.М. Имитационное моделирование, статистический метод. СПб, Судостроение, 2002 г, 131 с.

14. Краснова Г.А., Беляев М.С. С чего начать. Информационно — педагогическое обеспечение для дистанционного обучения, М.,РУДН, 2003, 9 стр.

15. Лобачев С.Л., Солдаткин В.И., Дистанционные образовательные технологии, Москва, Московский государственный университет экономики, статистики и информатики, 1998 г. стр. 5 -32 .

16. Львович Я.Е., Рындин А.А., Автоматизация проектирования компонентов дистанционного обучения и диагностика качества знаний специалистов для сети Интернет, Воронеж, ВГТУ, 2003 г, 4 стр.

17. Материалы к заседанию Коллегии Минобразования России «Об итогах эксперимента в области дистанционного обучения и перспективах развития дистанционных образовательных технологий» , Москва, 26 июня 2002 г, 62 стр.

18. Отчет о научно исследовательской работе «Система критериев качества учебного процесса для дистанционного образования», М,

19. Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана, 09.08.2003, 47 стр.

20. Полат Е.С., Петров А.Е. , Аксенов Ю.В, при участии сотрудников лаборатории дистанционного обучения ИОСО РАО, Концепция дистанционного обучения на базе, компьютерных телекоммуникаций в России , М, Российская академия образования, 2003 г, стр 1-17.

21. Полат Е.С «Дистанционное обучение»//»Педагогические и информационные технологии в образовании»

22. Путилов Г.П., Концепция построения информационно-образовательной среды технического вуза, М., МГИЭМ, 1999.

23. Романец Ю В., Тимофеев П.А., Шаньгин В,Ф, Защита информации в компьютерных системах и сетях, М, Радио и связь, 1999 г, 328 стр

24. Темников Ф.Е, Афонин В.А., Дмитриев В.И. Теоретические основы информационной техники, М.3 Энергия, 1979 ., 304-349 стр.27. под ред. В.П. Тихомирова, Открытое образование: предпосылки, проблемы, тенденции развития, Изд-во МЭСИ, М.: 2000.

25. Тихомиров В.П., Рубин Ю и др., Качество обучения в виртуальной среде, М, высшее образование в России №6, 1999 г., стр 21- 25.29 .Францев Р.Э, Гаскаров В.Д, Автоматизированные системы управления, СПб, СПГУВК, 2003г, стр. 52-55.

26. Хансен Г, Хансен Д, Базы данных. Разработка и управление, издание на русском языке М., ЗАО «Издательство БИНОМ», 2000 г., стр. 76-645 .

27. Шнайдер Б., Прикладная криптография, М., Триумф, 2002 , 360 стр.