автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.18, диссертация на тему:Модель представления знаний и технологии доступа к распределенным ресурсам в автоматизированном образовательном комплексе

На правах рукописи

БАБИЧ Андрей Владимирович

МОДЕЛЬ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ ЗНАНИЙ И ТЕХНОЛОГИИ ДОСТУПА К РАСПРЕДЕЛЕННЫМ РЕСУРСАМ В АВТОМАТИЗИРОВАННОМ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОМ КОМПЛЕКСЕ

05.13.18 - математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Тюмень - 2006

Работа выполнена на кафедре информационной безопасности Института математики и компьютерных наук Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Тюменский государственный университет»

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Захаров Александр Анатольевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Ивашко Александр Григорьевич

кандидат технических наук, доцекг Захаров Сергей Дмитриевич

Ведущая организация: Государственное образовательное

учреждение высшего профессионального образования «Уральский государственный университет путей сообщения», г. Екатеринбург

Защита диссертации состоится 21 декабря 2006 года в 16-00 часов на заседании диссертационного совета К 212.274.01 при Тюменском государственном университете по адресу 625003, г. Тюмень, ул. Перекопская, 15 А, ауд. 319.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Тюменского государственного университета.

Автореферат разослан «20» ноября 2006 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Н.Н. Бутакова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы

Проблема привлечения компьютерных средств к автоматизации решения сложных задач в различных областях человеческой деятельности в течение достаточно продолжительного времени не теряет своей актуальности, и сфера образования в этом процессе не стала исключением. Тенденция интеллектуализации отраслей и технологий, порождает все больший спрос на профессиональные и высококвалифицированные кадры. Поэтому работы по интеграции новых информационных и коммуникационных технологий в образовательный процесс и развитие на их основе систем непрерывного, дистанционного и открытого образования представляются весьма перспективными.

Одной из основных целей внедрения современных автоматизированных систем учебного назначения является повышение доступности образовательных услуг без снижения качества профессиональной подготовки обучаемых. Однако, как свидетельствуют факты, существенных успехов в этом направлении удается достичь далеко не всегда. В первую очередь это относится к сфере инженерного и естественнонаучного образования, где важную роль в процессе Обучения играют практические занятия по решению задач, выполнению экспериментов, работе с реальным лабораторным оборудованием.

Основным направлением решения проблемы информатизации инженерно-технического образования является разработка электронных учебно-методических комплексов нового поколения, охватывающих широкий спектр образовательных задач и ориентированных в первую очередь на автоматизацию лабораторных практикумов, позволяющих приобрести профессиональные навыки. Здесь необходимо отметить работы В, 3. Журавлева, А. М. Зимина, С. И. Маслова, И. П. Норенкова, А. А. Полякова и др.

В згой области можно указать принципиально новое направление повышения дидактической эффективности программных комплексов, реализующих контроль и управление процессом обучения, основанное на использовании технологий экспертных систем (А. И, Башмаков, И. А. Башмаков, П. Л. Брусиловский, К П. Тихомиров, А. Н. Тихонов, Н. А Селезнева и др.).

Несмотря на определенные успехи исследований и прикладных разработок в данном направлении, проведенный анализ существующих образовательных комплексов и автоматизированных лабораторных практикумов (АЛП) выявил наличие ряда проблем:

1. Большинство систем АЛП существуют в виде отдельных приложений, не интегрированных в состав электронных учебно-методических комплексов.

2. Ввиду недостаточного внимания разработчиков к построению моделей самого АЛП, имеется множество частных решений с собственной логикой и закрытой архитектурой, вследствие чего им, как правило, присущи узкая специализация, негибкость, невозможность создавать собственные сценарии лабораторных работ и т. п.

3. Демонстрационный характер большинства АЛП (визуализация процессов, демонстрация или удаленный доступ к приборам) ограничивает их возможности, как образовательной технологии, ориентированной на получение знаний (программная демонстрация процесса функционирования объектов при отсутствии модели знаний о предметной области).

Таким образом, актуальность исследования определяется необходимостью выработки системного подхода к моделированию автоматизированных лабораторных практикумов и расширения их возможностей в составе образовательных комплексов благодаря использованию моделей и технологий экспертных систем.

Целью диссертационного исследования является построение модели представления знаний в интерактивном АЛП, алгоритмов их формализации, хранения и передачи; разработка технологии построения распределенной образовательной среды, ориентированной на освоение инженерно-технических знаний.

Исходя из поставленной цели, в работе решаются следующие задачи:

1. Анализ и классификация существующих программных средств в области компьютерных образовательных систем и построение обобщенной концептуальной модели учебного процесса.

2. Исследование технологии формализации знаний эксперта и разработка модели функционирования интерактивного автоматизированного лабораторного практикума.

3. Проектирование архитектуры распределенной образовательной среды и технологии ее построения для поддержки решения учебных инженерно-технических задач.

4. Программная реализация модели АЛП и технологии доступа к распределенным информационным ресурсам на примере автоматизированного образовательного комплекса по сетевым технологиям.

Объект исследования: автоматизированные лабораторные практикумы в контексте распределенной образовательной среды.

Предмет исследования: модели и алгоритмы представления знаний в интеллектуальном АЛП, технологии построения сетевого образовательного комплекса инженерно-технического профиля.

Методы исследования

Проведенные в работе исследования базируются на использовании математического моделирования, теории автоматов, теории множеств, алгоритмов, системного анализа, теории экспертных систем, теории баз данных, методов модульного и объектно-ориентированного программирования.

Научная новизна и теоретическая значимость работы отражены в следующих результатах:

— Разработана математическая модель формализации знаний на основе детерминированного конечного автомата, путем выделения активной модели исполнителя сценариев и модели представления лабораторной работы.

— Для полученных моделей предложен метод формирования многоуровневого множества вспомогательных руководящих инструкций на основе рекурсивного алфавитного гомоморфизма.

— Предложен способ машинного представления произвольных сценариев лабораторных работ, реализуемых моделью исполнителя.

Практическая значимость работы состоит в том, что на основе предложенных моделей разработан инструментарий для формирования заданий и сценариев лабораторных работ в интерактивном АЛП с обучающей функцией. Его эффективность подтверждена в процессе практической эксплуатации программного комплекса при обучении студентов Института математики и компьютерных наук ТюмГУ и его филиалов, в области сетевых технологий.

Разработанная интерактивная система АЛП предоставила возможность максимально эффективного использования имеющегося оборудования, путем предоставления к нему удаленного доступа. Доступность лабораторного практикума по сети Интер-

нет позволяет предоставлять удаленный доступ к учебному оборудованию кафедрам других учебных заведений, не имеющих подобной технической базы, но заинтересованных в практической подготовке студентов в области настройки и администрирования активного сетевого оборудования.

Реализация и внедрение результатов работы

Теоретические и практические результаты работы реализованы и внедрены в качестве учебной образовательной среды на технической базе кафедры информационной безопасности Тюменского государственного университета. В процессе эксплуатации представленная система показала свою эффективность в поддержке учебного процесса, как для студентов, так и для преподавателей. АЛП внедрен в Институте математики и компьютерных наук Тюменского госуниверситета для обучения, как студентов базового вуза, так и его филиалов в г. Нижневартовске и г. Няга-ни, что подтверждено соответствующими актами внедрения.

Апробация работы

Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих научных конференциях и семинарах:

Всероссийская научная конференция «Научный сервис в сети Интернет» г. Новороссийск, 2004; международная научная конференция «Математические методы в технике и технологиях — ММТТ-17» г. Кострома, 2004; региональная научно-практическая конференция «Информационная безопасность региона» г. Челябинск, 2005; международная научная конференция «Модернизация образования в условиях глобализации», г. Тюмень, 2006; международная научно-практическая конференция «Безопасность информационного пространства» г. Екатеринбург, 2006; научные семинары НИИ КИТ, кафедр информационной безопасности и программного обеспечения ТюмГУ, 2003-2006.

Положения, выносимые на защиту

• Модель автоматизированного лабораторного практикума, включающая функциональную модель лабораторной установки и структурную модель лабораторной работы, позволяющая формализовать экспертные знания о предметной области.

• Алгоритм построения множества вспомогательных руководящих инструкций на основе разработанной модели АЛП, обеспечивающий создание базы знаний для управления процессом обучения.

• Архитектурная модель программного комплекса АЛП, благодаря которой становится возможной адаптация лабораторного практикума к широкому кругу смежных задач.

• Программный комплекс для поддержки учебного процесса по инженерно-техническим специальностям.

Публикации

По теме диссертации автором опубликовано 11 печатных работ, в том числе 1 в издании, рекомендованном ВАК.

Структура и объем работы

Приведенные цели и задачи определяют структуру и содержание исследования. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 114 наименований и приложений. Общий объем диссертации — 133 страницы, в том числе 24 рисунка на 19 страницах, 3 приложения.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулированы цель и задачи работы, научная новизна, практическая значимость, перечислены основные результаты работы.

Первая глава носит обзорный характер. В этой главе проанализированы существующие технологии и принципы разработки автоматизированных образовательных систем. Сделан анализ основных типов автоматизированных систем, внедряемых в традиционное образование, сформулирована проблема их использования в сфере обучения по инженерным, естественнонаучным и техническим дисциплинам Основное содержание проблемы заключается в том, что для этих специальностей принципиально необходима повседневная практическая деятельность в виде решения задач, работы с реальными приборами и лабораторным оборудованием.

В решении данной проблемы на основе применения АЛП выделено два подхода. Первый — создание лабораторных практикумов основанных на математических и имитационных моделях исследуемых объектов (ВЛП — виртуальные лабораторные практикумы). Второй подход — разработка автоматизированных лабораторных практикумов с удаленным доступом к реальному оборудованию (АЛЛ УД).

На основе анализа задач, решаемых существующими АЛП, сделан вывод о том, что только демонстрационных функций,

которыми наделены данные системы недостаточно для организации полноценного познавательного процесса в области технических и инженерных дисциплин. Это привело к заключению о необходимости комплексного, системного подхода к проектированию и созданию АЛ11, интегрированного в электронный учебно-методический комплекс, и способного частично заменить функции преподавателя в условиях удаленного выполнения лабораторных работ.

Сделан обзор двух классов образовательных приложений, основанных на технологиях экспертных систем — компьютерные задачники и компьютерные тренажеры.

Далее обоснована необходимость выработки унифицированного подхода к построению интерактивного АЛЛ на основе математического моделирования его основных функций и разработки алгоритмических подходов к построению формальных моделей представления знаний, способов их передачи и машинного представления.

Показано, что актуальными в области разработки учебных автоматизированных систем также являются вопросы создания образовательных Интернет-порталов, построенных на основе технологий веб-сервисов и общепринятых стандартов хранения, доступа и передачи информации.

Во второй главе исследуется вопрос формализации и представления знаний эксперта в области сетевых технологий. Строится математическая модель АЛЛ, основанная на принципах работы конечного автомата (КА), где структурный аспект знаний о предметной области (методах решения лабораторных заданий) выражается в виде иерархии элементов входного алфавита и состояний КА, а в качестве динамических знаний о поведении и взаимодействии объектов ПО (лабораторной установки) используются функции автоматного отображения.

В модели проектируемого АЛЛ нами определены две составные части:

• модель лабораторной установки (исполнитель сценариев);

• модель представления лабораторной работы (сценарий ее выполнения);

Модель лабораторной установки (ЛУ) представлена в виде конечного автомата М=(А, О, В, Н, ф, X, у, q(l), где:

А — входной алфавит (конечное множество команд, которые «понимает» ЛУ).

<3 — конечное множество состояний автомата; В — выходной алфавит (конечное множество ответных реакций автомата на введенную команду);

ф — функция переходов, задающая отображение ф:Ах<3-»<3; X — функция выходов, задающая отображение Я0 — начальное состояние автомата, элемент алфавита р. Н — множество подсказок, а отображение у:<2-»Н, ставит в соответствие каждому состоянию автомата некоторое множество связанных с ним подсказок:

Н={т(ч1£)1, ТЫ = ОЛеН,}, ЧкеСЗ; 1, кеЫ. В данной модели, произвольная лабораторная работа (ЛР) представляет собой некоторое, выделяемое экспертом подмножество контрольных состояний О'СО, через которые должен пройти автомат, что бы ЛР считалась успешно выполненной (рис. 1). О" — множество состояний, через которые прошел автомат в ходе выполнения ЛР. Условие успешного завершения ЛР, в этом случае можно записать как

Учет и анализ возможных последовательностей смены состояний заключен в характере функционирования выбранной модели. В КА каждому событию соответствует некоторая своя линия дальнейшего поведения. В этом случае можно сказать, что машина «помнит» все предшествующие события. Другими словами, сам факт перехода в очередное контрольное состояние свидетельствует о том, что весь предыдущий путь был корректным (допустимым, верным).

и лабораторной установки Далее в главе строится модель лабораторной работы. Для этого рассматривается понятие ЛР, как некоторого задания, выпол-

няемого обучаемым посредством взаимодействия с объектом исследования (лабораторной установкой). Целью работы может быть перевод устройства в некоторое целевое состояние, либо получение на выходе определенного сигнала (результата). В любом случае, цель может быть достигнута посредством выполнения определенного алгоритма — набора упорядоченных (частично упорядоченных) действий (т. е. на основе знаний о методах достижения цели). Возможная частичная упорядоченность шагов определяет наличие нескольких вариантов (путей) выполнения ЛР.

Пусть имеется модель ЛУ М=(А, О, В, Н, <р, Я, у, q((). Модель лабораторной работы задается как конечный автомат Мура с функцией отметок, принимающей значения 0 и 1. Ь = (С, Р, 5, V), где:

С — входной алфавит;

Г — множество контрольных состояний (Г£0);

5 — функция переходов, задающая отображение 8:СхР—>Р;

V — функция выходов (отметок), задающая отображение у:0—»Г.

Указанная функция отметок делит множество со-

стояний ЛУ Q на две группы: Г={це<3| и <Э \ Р, определяя

таким образом цель ЛР, т. е. множество контрольных состояний (рис. 2, а). Данное разбиение, выделяет в модели ЛУ подграф (подавтомат), задающий ЛР. В полученном подграфе отсутствуют дуги, соответствующие переходам, включающим промежуточные состояния (рис. 2, б). По сути, данные дуги должны определять некоторой набор символов, соответствующих цепочке переходов между контрольными состояниями в исходном графе. Поэтому введем в модели ЛР новые переходы, соответствующие данным цепочкам (рис. 2, в). Таким образом, входной алфавит модели ЛР будет представлять собой подмножество слов входного алфавита ЛУ, т. е. С£А*.

Рис. 2. Построение модели КА для лабораторной работы (а: выделение контрольных состояний (Е£<3); б: выделение подграфа ЛР (подавтомата) в графе ЛУ; в: ввод недостающих переходов)

Под вспомогательной руководящей инструкцией (подсказкой) понимается сообщение на естественном языке, указывающее на очередное корректное действие или набор действий, необходимых для перехода, либо приближения к очередному контрольному состоянию.

Рис. 3. Пример лабораторной работы

Подсказка может обладать разной степенью конкретности, которая зависит от сложности подсказываемого действия. Например, находясь в состоянии 3 (рис. 3) возможны следующие варианты подсказок:

1. «Перейдите к состоянию 4»;

1.1. Более конкретная: «введите символ "с"»

2. «Активизируйте подсистему 6»

2.1. «Для активизации подсистемы 6, необходимо включить модуль 5»

2.1.1, «Для включения модуля 5 введите команду 'сГ*

2.2. «Для активизации подсистемы 6, введите команду ЧГ, затем Т»

Принцип выделения уровней подсказок, характеризующихся различной степенью конкретности (от намеков до конкретных рекомендаций) основывается на способе рекурсивного гомоморфного отображения входного алфавита модели ЛУ во множество подсказок по принципу, введенному при построении модели ЛР.

Рассмотрим рекурсивный алгоритм построения множества подсказок. Начальное условие: С—М, <Э°=С}, А°=А, Н=0.

1. Выделяем подмножество состояний QiCQi",;

2. Строим отображение ^:[АМ]*-»А1;

3. Строим граф С=(<31, А1);

4. Для каждого состояния ч^О* задаем множество естественных описаний всех исходящих дуг @(а_к1-1)=г,{16А', а^^А1"1]*, 1, Ь кеЫ;

5. Добавляем во множество Н подсказки 1-го уровня: Н = Н и А1.

Пусть выполнено две итерации данного алгоритма. Первая для подграфа, содержащего все контрольные состояния и ряд промежуточных состояний, содержащихся в цепочках, соединяющих контрольные состояния. В примере на рис. 3, это граф =({1,2,3,4,5,6}, {а,Ь,с,с1,е,1}). Вторая — для подграфа содержащего только контрольные состояния С2=({ 1,2,4,6}, {а, (Ьс), (М{), е, 1}).

Матрица подсказок при этом примет следующий вид:

Состояния

Уровень подсказки 1 2 3 4 5 6

О (2 1М> 2 lfl.lt {ЛГ>|

1 {ж [(.!> ъ кьс1» г кюп! (гЙ|)1 0 0

Как видно из примера, подсказки будут сопоставлены набору ключевых узлов, включающему множество контрольных состояний и ряд промежуточных. В узлах, не относящихся к сценарию ЛР, множество подсказок будет пусто. Переход автомата в подобное состояние будет сигнализировать об отклонении от алгоритма решения. Реакцией системы на такое событие может быть вывод сообщения с предложением перейти по возвратной дуге в предыдущее состояние. Возвратной дуге соответствует специальная служебная команда, возвращающая автомат в некоторое предшествующее состояние. Бели специфика ЛУ такова, что в некоторых состояниях команды возврата могут отсутствовать, переход автомата в такое состояние с отсутствующей подсказкой означает окончание решения с результатом «не верно» и рекомендацией повторной попытки решения.

Таким образом, построенная математическая модель представления знаний преподавателя-эксперта о предмете исследования (алгоритмах решения лабораторных заданий) отражает механизмы функционирования лабораторной установки и описывает методы решения проблем, сформулированных в лабораторном задании. Это позволяет, на основе предложенного подхода реализовать интерактивный дидактический модуль

АЛП, эмулирующий функции преподавателя {контроль процесса и результата решения задачи, выдача подсказок) в реальной учебной аудитории. Как следствие, кроме демонстрационных свойств, АЛП приобретает полноценную образовательную функцию.

Третья глава дает описание задачи проектирования и построения концептуальной модели сетевого программного комплекса для поддержки задач инженерно-технического образования. Его основное назначение — автоматизация удаленного выполнения ЛР, а также всесторонняя поддержка образовательного процесса, которая включает следующий основной набор функций:

• Регистрация и авторизация пользователей;

• Поддержка электронной коммуникации учащихся и преподавателей;

• Предоставление удаленного доступа к электронным учебным материалам для самостоятельного изучения или как дополнение к основным курсу;

• Тестирование и контроль знаний и умений, полученных учащимися в процессе обучения;

• Автоматизированный лабораторный практикум с удаленным доступом.

Определено требование универсальности и адаптивности образовательной системы, достигаемое за счет реализации наиболее общего функционала в исходной комплектации, и наличия вместе с тем, гибких удобных средств адаптации и многофункциональных базовых технологий, позволяющих конечному пользователю на их основе легко создать систему, соответствующую его требованиям.

Важным является вопрос информационной интеграции отдельных подсистем комплекса. Наиболее приемлемой была признана приобретающая в настоящее время все большую популярность технология веб-сервисоа Предпочтение было отдано более простой и доступной спецификации XML-RPC в противовес сложному и объемному протоколу SOAP.

Исходя из вышеуказанных особенностей и требований, был я сформулированы принципы построения универсальной ИОС, среди которых: модульная архитектура, открытая спецификация, масштабируемость и дружественный интерфейс.

В процессе проектирования системы была разработана архитектурная модель программного комплекса. В предложенной модели распределенная система образовательного комплекса строится из локальных подсистем, состоящих из независимых модулей, обладающих как локальным AFI, так и внешним XML-PRC интерфейсом для сетевого взаимодействия на базе коммуникационных технологий Интернет. В качестве базового транспорта используется общеизвестный протокол HTTP (рис. 4).

Рис. 4. Архитектурная модель распределенного комплекса

Для создания системы АЛЛ была спроектирована и реализована универсальная программная архитектура, обеспечивающая его гибкость, расширяемость и адаптивность.

Предлагаемый подход основан на построении динамического списка модулей, обрабатывающих входные и выходные потоки. Модули имеют единый интерфейс для взаимодействия и собственную внутреннюю логику работы (рис. 5).

Имея в наличии библиотеку таких модулей, решающих различные задачи (от функций доступа к лабораторному оборудованию до задач моделирования различных процессов), мы можем без необходимости перекомпилирования всего комплекса адаптировать его под различные задачи. Причем, данная технология позволяет .для каждой пользовательской сессии динамически выстраивать свою цепочку модулей-обработчиков, допуская, таким образом, выполнение различными пользователями задач разного характера.

Комамда

I

с

Ответ

Цепочка обработчиков

Взаимодействие с поль Э9»ат«л#м

Л

Telnet процессор ♦

Сметем нмй модул* *

Команда »

/ Да Команде f распознана Кот

Обр аботать команду

* 1

Передать вверх Пар*дать вниз

Ч Ответ Команда

Процессор сценариев

I

Взаимодействие с ^тройством

/-

/Динамическое ^подключение

Библиотека модулей

Команд!

-> Лаборатоная установка

Ответ

Рис. 5. Программная архитектура АЛП

В четвертой главе рассмотрена практическая реализация программного комплекса, предоставляющего необходимый набор служб для наиболее полной поддержки образовательного процесса с целью повышения доступности образования в области сетевых технологий без снижения его качества.

В состав комплекса входят:

1. Электронная библиотека, предоставляющая информационную базу для образовательного процесса. Автоматизирует задачи теоретического изучения предметной области. Содержит лекции, специальную литературу, пособия и другой учебный материал. Важной особенностью является возможность создания распределенного хранилища данных, функционирующего режиме web-сервиса.

2. Подсистема тестирования, отвечает за подготовку и размещение на сервере тестовых заданий, проведение тестирования. Автоматизирует очередной этап образовательного цикла, заключающийся в контроле степени усвоения теоретического материала. Основной особенностью является удобство подготовки тестовых заданий, здесь фантазия преподавателя ограничена лишь возможностями текстового редактора MS Word.

3. Автоматизированный лабораторный практикум с удаленным доступом на базе аппаратного обеспечения учебной лаборатории. Является основным элементом программного комплекса поддержки задач инженерно-технического образования. Реализует третий этап образовательного цикла, позволяющий закрепить полученные знания посредством выполнения практических заданий на реальном лабораторном оборудовании.

Подсистеме АЛЛ, в которой реализованы рассмотренные во второй главе модели, было уделено особое внимание. Данная подсистема частично берет на себя задачи преподавателя, предоставляя образовательные услуги 24 часа в сутки, 7 дней в неделю. Как следствие существенно снижается загруженность учебной аудитории, повышается доступность лабораторного оборудования без снижения качества образовательных услуг. Студенты получают определенную свободу действий (работа в любое время, из любой точки компьютерной сети) и возможность дополнительной практики по изучаемому предмету.

Доступ к лабораторному практикуму осуществляется посредством общедоступной сетевой среды с использованием стандартного протокола Telnet, что позволяет минимизировать требования к пользовательскому ПО в качестве которого может использоваться любой терминальный клиент (рис. 6), например, программа Telnet или HyperTerminal в ОС Windows.

Рис. 6. Удаленный telnet-доступ к подсистеме АЛЛ

В заключении приведены основные результаты диссертационной работы.

1. В контексте проблемы автоматизации обучения в области инженерно-технического образования предложен метод модернизации систем АЛП (автоматизированного лабораторного практикума) путем наделения его функциями преподавателя, реализующего полноценный образовательный процесс в режиме самостоятельной удаленной работы обучаемого.

2. Разработана математическая модель интерактивного АЛП на основе детерминированного конечного автомата, реализующего технологию формализации знаний эксперта (преподавателя), что позволило наделить систему АЛП не только демонстрационными, но и образовательными функциями.

3. Спроектирована и реализована универсальная программная архитектура системы АЛП, обеспечивающая его гибкость, расширяемость и адаптивность. Данная технология позволяет для каждой пользовательской сессии динамически строить собственную рабочую среду, путем компоновки цепочки модулей-обработчиков, соответственно решаемой задаче, допуская, таким образом, выполнение разными пользователями задач различного характера.

4. Разработана обобщенная модель распределенной образовательной среды. Сформулированы принципы ее построения, обеспечивающие необходимую степень универсальности и адаптивности. Выполнена ее программная реализация.

5. Предложена технология создания образовательного комплекса на базе разработанной системы управления информационными ресурсами (системы каталогизации ИР). В основу работы каталогизатора положен принцип многоаспектной сетевой модели данных, позволяющий строить многомерные структуры произвольных информационных объектов.

6.Выполнена программная реализация системы каталогизации, предоставляющая удобный интерфейс и механизм управления структурой каталогов, их содержанием и метаописаниями информационных объектов.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНО В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ:

1. Бабич А. В. Организация единой информационной образовательной среды // Математическое и информационное моделирование; сборник научных трудов, вып. 6. Тюмень. — 2004. — С.288-295.

2. Бабич А. В., Захаров А. А. Организация единой образовательной среды и виртуальная лаборатория по сетевым технологиям // Научный сервис в сети Интернет: Труды всероссийской научной конференции г. Новороссийск. — М.: Изд-во МГУ, 2004. — С. 99-100.

3. Бабич А. К, Захаров А. А. Технологическая поддержка единой образовательной среды для подготовки специалистов по компьютерной безопасности // Математические методы в технике и технологиях — ММТТ-17: Сб. трудов XVII Международ, науч. конф.: В Ют. Т. 8. Секции 9,10. — Кострома: Изд-во Костромского гос. технол. ун-та, 2004. — С 182-183.

4. Бабич А В., Захаров А. А. Лаборатория для подготовки студентов в области информационной безопасности компьютерных сетей // Информационная безопасность региона: Сб. научных трудов I Всероссийской научно-практической конференции. — Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2005. — С. 184-186.

5. Бабич А. В., Фуртаев С. В. Разработка и реализация распределенных модульных систем для удаленного доступа к учебным аппаратным и программным ресурсам // Новые технологии в образовании. Научно-технический журнал. — Воронеж: Изд-во «Научная книга». 2005. — С. 44-45.

6. Захаров А. А., Бабич А В., Фуртаев С. В., Широких А. В. Технологии программно-аппаратной поддержки предметной образовательной среды // Математические методы в технике и технологиях — ММТТ-18: Сб. трудов XVIII международ, науч. конф.: Т. 8. Секция 10. — Казань: Изд-во КГТУ, 2005. — С. 36-37.

7. Бабич А В., Фуртаев С. В. Принципиальная структура сайта кафедры // Новые технологии в образовании. Научно-технический журнал. — Воронеж: Изд-во «Научная книга». 2005. — С. 78-79.

8. Бабич А. В. Разработка распределенных систем для удаленного доступа к аппаратным и информационным ресурсам //

Математические методы в технике и технологиях — ММТТ-19: Сб. трудов XIX Международ, науч. конф.: Том 4. — 2006. — С.213-216.

9. Бабич А. В. Программно-аппаратная поддержка виртуальной лаборатории по сетевым технологиям // Информационные технологии моделирования и управления. — 2006. —вып. 6(31). — С.661-667.

10. Бабич А. В. Разработка модели функционирования и создание системы виртуального лабораторного практикума с удаленным доступом // Математическое и информационное моделирование: сборник научных трудов, вып. 8. Тюмень. — 2006. — С 15-21.

11. Бабич А. В. Модель представления знаний в образовательном комплексе автоматизированного лабораторного практикума // Вестник Тюменского государственного университета. — 2006. — №7. —С. 85-91.

Подписано в печать 20.11.2006. Тираж 100 экз. Объем 1,0 уч. изд. л. Формат 60x84/16. Заказ 679.

Издательство Тюменского государственного университета 625000, г. Тюмень, ул. Семакова, 10 Тел./факс (3452) 46-27-32 E-mail: izdatelstvo@utmnxu

Основные сокращения.

Введение.

Глава 1 Анализ тенденций внедрения информационных технологий в области образования.

1.1. Обзор рынка электронных образовательных технологий.

1.2. Классификация компьютерных средств обучения.

1.3. Современные тенденции использования электронных образовательных технологий.

1.4. Проблема использования средств автоматизации в инженерном образовании и роль в нем виртуальных лабораторий.

1.5. Применение интеллектуальных технологий в разработке компьютерных средств обучения.

1.6. Моделирование АЛП.

1.7. Информационно-образовательная среда, как система комплексной поддержки образовательного процесса.

1.8. Проблемы и перспективы использования технологий Интернет, как базы для реализации ИОС.

1.8.1. ИОС, как образовательный Интернет-портал.

1.8.2. Перспективы использования технологии веб-служб.

1.9. Выводы.

Глава 2 Моделирование интерактивного автоматизированного лабораторного практикума.

2.1. Модель произвольного учебного процесса.

2.2. Постановка задачи разработки АЛП.

2.3. Определение требований и условий моделирования.

2.4. Представление знаний в интерактивном обучающем АЛП.

2.5. Абстрактная модель АЛП.

2.6. Разработка модели лабораторной установки.

2.7. Метод построения модели лабораторной работы.

2.8. Алгоритм построения многоуровневого множества вспомогательных руководящих инструкций.

2.9. Область применения и класс алгоритмов, представимых моделью.

2.10. Представление модели лабораторного практикума с использованием XML.

2.11. Выводы.

Глава 3 Проектирование сетевого программного комплекса для поддержки задач инженерно-технического образования.

3.1. Постановка задачи и определение требований.

3.2. Методы обеспечения универсальности информационной системы.

3.3. Методы информационной интеграции в распределенных системах.

3.4. Требования к разрабатываемому программному комплексу.

3.5. Принципы построения универсального образовательного комплекса.

3.6. Разработка архитектурной модели программного комплекса.

3.6.1. Технология вызова удаленных процедур XML-RPC.

3.6.2. Типы данных в XML-RPC.

3.6.3. Некоторые особенности XML-RPC.

3.7. Подсистема каталогизации.

3.7.1. Реализация гибкой системы управления метаданными.

3.7.2. Стандартизация поиска в распределенной системе каталогов.

3.8. Подсистема автоматизированного лабораторного практикума.

3.9. Выводы.

Глава 4 Разработка образовательного программного комплекса «Виртуальная лаборатория по сетевым технологиям».

4.1. Система каталогизации.

4.2. Система электронного тестирования.

4.3. Автоматизированный лабораторный практикум с удаленным доступом

4.4. Выводы.

Актуальность работы

Проблема привлечения компьютерных средств к автоматизации решения сложных задач в различных областях человеческой деятельности в течение достаточно продолжительного времени не теряет своей актуальности, и сфера образования в этом процессе не стала исключением. Тенденция интеллектуализации отраслей и технологий, порождает все больший спрос на профессиональные и высококвалифицированные кадры. Поэтому работы по интеграции новых информационных и коммуникационных технологий в образовательный процесс и развитие на их основе систем непрерывного, дистанционного и открытого образования представляются весьма перспективными.

Одной из основных целей внедрения современных автоматизированных систем учебного назначения является повышение доступности образовательных услуг без снижения качества профессиональной подготовки обучаемых. Однако, как свидетельствуют факты, существенных успехов в этом направлении удается достичь далеко не всегда. В первую очередь это относится к сфере инженерного и естественнонаучного образования, где важную роль в процессе обучения играют практические занятия по решению задач, выполнению экспериментов, работе с реальным лабораторным оборудованием.

Основным направлением решения проблемы информатизации инженерно-технического образования является разработка электронных учебно-методических комплексов нового поколения, охватывающих широкий спектр образовательных задач и ориентированных в первую очередь на автоматизацию лабораторных практикумов, позволяющих приобрести практические профессиональные навыки. Здесь необходимо отметить работы В.З. Журавлева, A.M. Зимина, С.И. Маслова, И.П. Норенкова, А.А. Полякова и др.

В этой области можно указать принципиально новое направление повышения дидактической эффективности программных комплексов, реализующих контроль и управление процессом обучения, основанное на использовании технологий экспертных систем (А.И. Башмаков, И.А. Башмаков, П.Л. Брусиловский, В.П. Тихомиров, А.Н. Тихонов, Н.А. Селезнева и др.).

Несмотря на определенные успехи исследований и прикладных разработок в данном направлении, проведенный анализ существующих образовательных комплексов и автоматизированных лабораторных практикумов (АЛП) выявил наличие ряда проблем:

1. Большинство систем АЛП существуют в виде отдельных приложений, не интегрированных в состав электронных учебно-методических комплексов.

2. Ввиду недостаточного внимания разработчиков к построению моделей самого АЛП, имеется множество частных решений с собственной логикой и закрытой архитектурой, вследствие чего им, как правило, присущи узкая специализация, негибкость, невозможность создавать собственные сценарии лабораторных работ и т.п.

3. Демонстрационный характер большинства АЛП (визуализация процессов, демонстрация или удаленный доступ к приборам) ограничивает их возможности, как образовательной технологии, ориентированной на получение знаний (программная демонстрация процесса функционирования объектов при отсутствии модели знаний о предметной области).

Таким образом, актуальность исследования определяется необходимостью выработки системного подхода к моделированию автоматизированных лабораторных практикумов и расширения их возможностей в составе образовательных комплексов благодаря использованию моделей и технологий экспертных систем.

Целью диссертационного исследования является построение модели представления знаний в интерактивном АЛЛ, алгоритмов их формализации, хранения и передачи; разработка технологии построения распределенной образовательной среды, ориентированной на освоение инженерно-технических знаний.

Исходя из поставленной цели, в работе решаются следующие задачи:

1. Анализ и классификация существующих программных средств в области компьютерных образовательных систем и построение обобщенной концептуальной модели учебного процесса.

2. Исследование технологии формализации знаний эксперта и разработка модели интерактивного автоматизированного лабораторного практикума.

3. Проектирование архитектуры распределенной образовательной среды и технологии ее построения для поддержки решения учебных инженерно-технических задач.

4. Программная реализация модели АЛП и технологии доступа к распределенным информационным ресурсам на примере автоматизированного образовательного комплекса по сетевым технологиям.

Объект исследования: автоматизированные лабораторные практикумы в контексте распределенной образовательной среды.

Предмет исследования: модели и алгоритмы представления знаний в интеллектуальном АЛП, технологии построения сетевого образовательного комплекса инженерно-технического профиля.

Методы исследования

Проведенные в работе исследования базируются на использовании математического моделирования, теории автоматов, теории множеств, алгоритмов, системного анализа, теории экспертных систем, теории баз данных, методов модульного и объектно-ориентированного программирования.

Научная новизна и теоретическая значимость работы отражены в следующих результатах:

• Предложен новый подход к построению автоматизированных лабораторных практикумов с удаленным доступом, реализующих функцию интерактивного подсказчика.

• Разработана математическая модель формализации знаний на основе детерминированного конечного автомата, путем выделения активной модели исполнителя сценариев и модели представления лабораторной работы.

• Для полученных моделей предложен метод формирования многоуровневого множества вспомогательных руководящих инструкций на основе рекурсивного алфавитного гомоморфизма.

• Предложен способ машинного представления произвольных сценариев лабораторных работ, реализуемых моделью исполнителя.

Практическая значимость работы состоит в том, что на основе предложенных моделей разработан инструментарий для формирования заданий и сценариев лабораторных работ в интерактивном АЛП с обучающей функцией. Его эффективность подтверждена в процессе создания и практического использования АЛП для подготовки студентов в области сетевых технологий.

Разработанная интерактивная система АЛП предоставила возможность максимально эффективного использования имеющегося оборудования, путем предоставления к нему удаленного доступа. Доступность лабораторного практикума по сети Интернет позволяет предоставлять удаленный доступ к учебному оборудованию кафедрам других учебных заведений, не имеющих подобной технической базы, но заинтересованных в практической подготовке студентов в области настройки и администрирования активного сетевого оборудования.

Реализация и внедрение результатов работы

Теоретические и практические результаты работы реализованы и внедрены в качестве учебной образовательной среды на технической базе кафедры информационной безопасности Тюменского государственного университета. В процессе эксплуатации представленная система показала свою эффективность в поддержке учебного процесса, как для студентов, так и для преподавателей. АЛП внедрен в Институте математики и компьютерных наук Тюменского госуниверситета для обучения, как студентов базового вуза, так и его филиалов в г. Нижневартовске и г. Нягани, что подтверждено соответствующими актами внедрения.

Апробация работы

Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих научных конференциях и семинарах:

Всероссийская научная конференция «Научный сервис в сети Интернет» г. Новороссийск, 2004; международная научная конференция «Математические методы в технике и технологиях - ММТТ-17» г. Кострома, 2004; региональная научно-практическая конференция «Информационная безопасность региона» г. Челябинск, 2005; международная научная конференция «Модернизация образования в условиях глобализации», г. Тюмень, 2006; международная научно-практическая конференция «Безопасность информационного пространства» г. Екатеринбург, 2006; научные семинары НИИ КИТ, кафедр информационной безопасности и программного обеспечения ТюмГУ, 20032006.

Положения, выносимые на защиту

• Модель автоматизированного лабораторного практикума, включающая функциональную модель лабораторной установки и структурную модель лабораторной работы, позволяющая формализовать экспертные знания о предметной области.

• Алгоритм построения множества вспомогательных руководящих инструкций на основе построенной модели АЛП, обеспечивающий создание базы знаний для управления процессом обучения.

• Архитектурная модель программного комплекса АЛП, благодаря которой становится возможной адаптация лабораторного практикума к широкому кругу смежных задач.

• Программный комплекс образовательной среды для поддержки учебного процесса по инженерно-техническим специальностям.

Публикации

По теме диссертации автором опубликовано 11 печатных работ, в том числе 1 в издании, рекомендованном ВАК.

Структура и объем работы

Приведенные цели и задачи определяют структуру и содержание исследования. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 114 наименований и приложений. Общий объем диссертации — 133 страницы, в том числе 24 рисунка на 19 страницах, 3 приложения.

4.4. Выводы

Рассмотрен аспект практической реализации образовательного программного комплекса. Перечислены основные подсистемы, приведены их функции.

При разработке программного комплекса особое внимание было уделено подсистеме виртуального лабораторного практикума. Данная подсистема частично берет на себя задачи преподавателя, предоставляя образовательные услуги 24 часа в сутки, 7 дней в неделю. Как следствие существенно снижается загруженность учебной аудитории, повышается доступность лабораторного оборудования без существенной потери качества образовательных услуг.

Студенты получают определенную свободу действий (работа в любое время, из любой точки компьютерной сети) и возможность дополнительной практики по изучаемому предмету. Для преподавателя - снижается нагрузка, упрощается способ оценки и контроля.

Заключение.

В диссертации решена актуальная научно-техническая задача по исследованию технологий построения комплексной информационно-справочной образовательной среды и модели представления знаний в системе интерактивного автоматизированного лабораторного практикума. В частности получены следующие результаты:

1. В контексте проблемы автоматизации обучения в области инженерно-технического образования предложен метод модернизации систем АЛП (автоматизированного лабораторного практикума) путем наделения его функциями преподавателя, реализующего полноценный образовательный процесс в режиме самостоятельной удаленной работы обучаемого [107, 111, 112].

2. Разработана математическая модель интерактивного АЛП на основе детерминированного конечного автомата, реализующего технологию формализации знаний эксперта (преподавателя), что позволило наделить систему АЛП не только демонстрационными, но и образовательными функциями [112, 113].

3. Спроектирована и реализована универсальная программная архитектура системы АЛП, обеспечивающая его гибкость, расширяемость и адаптивность. Данная технология позволяет для каждой пользовательской сессии динамически строить собственную рабочую среду, путем компоновки цепочки модулей-обработчиков, соответственно решаемой задаче, допуская, таким образом, выполнение разными пользователями задач различного характера [112,113, 114].

4. Разработана обобщенная модель распределенного образовательного комплекса. Сформулированы принципы его построения, обеспечивающие необходимую степень универсальности и адаптивности [104, 105, 106, 110].

5. Предложена технология создания образовательного комплекса на базе разработанной системы управления информационными ресурсами (системы каталогизации ИР). В основу работы каталогизатора положен принцип многоаспектной сетевой модели данных, позволяющий строить многомерные структуры произвольных информационных объектов [108, 109].

6. Сделана программная реализация системы каталогизации, предоставляющая удобный интерфейс и механизм управления структурой каталогов, их содержанием и метаописаниями информационных объектов.

1. Дистанционное обучение: Учеб. Пособие / Под ред. Е.С. Полат. — М.Туманит, изд. Центр ВЛАДОС, 1998. — 192 с.

2. Полат Е.С. Теория и практика дистанционного обучения. // Информатика и образование. — 2001. —№5.

3. Интернет порталы: содержание и технологии. Сборник научных статей. Выпуск 2. Под ред. Тихонова А.Н. — М.: Просвещение, 2004. — 499 с.

4. Воронина Т.П., Кашицын В.П., Молчанова О.П. Образование в эпоху новых информационных технологий. — М.: 1995. — 220с.

5. Anderson Т, Elloumi F. Theory and Practice of Online Learning — Canada: Athabasca University — 2004.

6. Гаврилова T.A., Хорошевский В.Ф. Базы знаний интеллектуальных систем. — Спб: Питер, 2000.

7. Гаврилова Т.А., Червинская К.Р. Извлечение и структурирование знаний для экспертных систем. — СПб.: Питер, 2000. — 384 с.

8. Kajmo D. Knoweledge Management in R5. 03 May 1999. Электронный документ. (http://www-128 .ibm.com/developerworks/lotus/library/ls-Kno wledgeManagement).

9. Романов A.H., Одинцов Б.Е. Советующие информационные системы в экономике: Учеб. пособие для студентов вузов. —М.: Юнити-Дана, 2000.487 с.

10. Ю.Попов Э.В. Статические и динамические экспертные системы / Учеб. пособие для вузов / Э.В. Попов, И.Б. Фоминых, Е.Б. Кисель, М.Д. Шапот.1. М.: Наука, 1982. —360 с.

11. П.Фролов Ю.В. Интеллектуальные системы и управленческие решения. —

12. М.:МГПУ, 2000. —294 с. 12.3агоруйко Н.Г. Прикладные методы анализа данных и знаний. —

13. Новосибирск: Изд-во ин-та математики, 1999. — 270 с. 13.Бурков В.Н., Ириков В.А. Модели и методы управленияорганизационными системами. — М.: Наука, 1994. — 270 с.

14. Корнеев В.В. Базы данных: Интеллектуальная обработка информации. / В.В. Корнеев, А.Ф. Гареев, С.В. Васютин, В.В. Райх. — М.: Нолидж, 2000. —325 с.

15. Поспелов Г.С. Искусственный интеллект — основа новой информационной технологии. — М.: Наука, 1988. — 278 с.

16. Поспелов Д.А. Моделирование рассуждений. М.: Радио и связь, 1989. — 182 с.

17. Lilja D.J. Comparing Instructional Delivery Methods for Teaching Computer Systems Performance Analysis // IEEE Trans, on Education. February 2001, vol. 44, No 1, —P. 35-40.

18. Федеральное агентство по образованию РФ. Научно-техническая программа "Создание системы открытого образования" на 2003 2004 годы. Электронный документ. (http://www.ed.gov.ru/ntp/minobr/openedu/).

19. Открытое образование: стандартизация описания информационных ресурсов/Е.И.Горбунова, С.Л.Лобачев, А.А.Малых, А.В.Манцивода, А.А.Поляков, В.И.Солдаткин; Отв. ред. С.Л.Лобачев и А.В.Манцивода.

20. М.: РИЦ «Альфа» МГОПУ им. М.А.Шолохова, 2003. — 215 с.

21. Мицель А.А., Романенко В.В., Веретенников М.В., Щербаков А.И. Автоматизация разработки компьютерных учебных программ. — Томск: изд-во НТЛ, 2005. — 384с.

22. Лукашенко М. Distant, Open, Blended educaition. Что дальше? // Высшее образование в России, 2004, № 1. С. 81-92.

23. Московский Государственный университет экономики, статистики и информатики. Открытое образование. Термины и определения. Электронный документ.http://www.info.mesi.ru/program/glossaryOO.html).

24. Богатырь Б.Н., Кузубов В.Н. Системная интеграция информационных технологий в научно-образовательной сети. // Бюллетень "Проблемы информатизации высшей школы", 1995, №3.

25. Кофтан Ю.Р. Программно-инструментальное обеспечение сетевых систем дистанционного обучения // Дистанционное образование, 1999, №4, с. 1926.

26. Агапонов С.В. Средства дистанционного обучения. Методика, технология, инструментарий / С.В. Агапонов, 3.0. Джалиашвили, Д.Л. Кречман, И.С. Никифоров, Е.С. Ченосова, А.В. Юрков — СПб.: БХВ-Петербург, 2003. — 366 с.

27. Кривошеев А.О. Разработка и использование компьютерных обучающих программ // Информационные технологии, 1996, №2. С.14-18.

28. Концепция информатизации сферы образования Российской Федерации // Бюллетень "Проблемы информатизации высшей школы", 1998, №3-4.

29. Отраслевой стандарт "Информационные технологии в высшей школе.

30. Amsterdam, 1999, p.387-394.

31. Толстик A.M. Дистанционное образование и компьютерное моделирование. // Открытое образование, 2001, №4.

32. Толстик A.M. Проблемы и перспективы физического дистанционного образования. // Открытое образование, 2002, №5.

33. Журавлев В.З. Лабораторный практикум в открытом инженерном образовании. // Открытое образование, 2001, №6.

34. Соловов А.В. Виртуальные учебные лаборатории в инженерном образовании. // Индустрия образования. Выпуск 2. — М.: МГИУ, 2002. С-386-392.

35. Журавлев В.З. Лабораторный практикум в открытом инженерном образовании // Открытое образование. 2001, №6.

36. Крук Б.И., Журавлева О.Б., Колмогорова Е.В. Интернет-обучение: миф или реальность // Информационные телекоммуникационные сети, 2003, №3 (7). С. 28-31.

37. Соловов А.В. Виртуальные учебные лаборатории: некоторые направления и принципы разработки // Телематика'2002: Труды Всероссийской научно-методической конференции. — Санкт-Петербург: СПбГИТМО, Москва: ГосНИИ ИТТ "Информика", 2002. — с. 304.

38. Информатизация образования: направления, средства, технологии: Учебное пособие / Под общей редакцией С.И. Маслова. М.: Издательство МЭИ, 2004. - 868 с.

39. Норенков И.П., Зимин A.M. Информационные технологии в образовании. М.: Издательство МГТУ, 2004. - 352 с.

40. Подготовка и проведение учебных курсов в заочно-дистанционной формеобучения: Метод, рекомендации преподавателям/ Под ред. И.А.Цикина. СПб.: Изд-во СПбГТУ, 2000. 126 с.

41. Зайцева Е.Н. Информационно-обучающая среда: проблемы формирования и организации учебного процесса // Education Technology&Society, №6(2). 2003.

42. Landata. Демо-лаборатория. Электронный документ. (http://www.landata.ru/demolab.html).

43. Софронова Н. В. Программно-методические средства в учебном процессе общеобразовательной школы. — М.: ИИО РАО, 1998. — 178 с.

44. Нестеров А. В., Тимченко В. В., Трапицын С. Ю. Информационные педагогические технологии. Учебно-методическое пособие, — СПб.: Издательство ООО «Книжный дом», 2003 — 340 с.

45. Башмаков А.И., Башмаков И.А. Разработка компьютерных учебников и обучающих систем. — М.:Филинъ, 2003. — 616с.

46. Миронов В.А., Клюшин А.Ю., Иванов В.К., Мироненко А.С. Реинжиниринг образовательных технологий на базе адаптивного открытого обучения и языка XML. // Программные продукты и системы, 2002, №4.

47. Callear D.H. A Student AssessmentModel Using Probabilities // RADICAL (Research and Development in Computer Assisted Learning), internal journal of the PACE Research Group at University of Portsmouth, Vol. 6, p. 10-24.

48. Растригин JI.А., Эренштейн M.X. Адаптивное обучение с моделью обучаемого / РПИ. — Рига: Зинатне, 1986. 160 с.

49. Григорьев М.Ю., Романенко А.Г. Электронный обучающий комплекс по проектированию и эксплуатации информационных систем. // ВИНИТИ. Сер. 1.—2000.—№7.

50. Атанов Г.А. Моделирование учебной предметной области, или предметная модель обучаемого // Educational Technology & Society. — 2001. —№4(1). —С. 111-124.

51. Попов Д.И. Подсистема адаптивного тестирования среды дистанционного обучения. // Сб. трудов XII конференции-выставки «Информационные технологии в образовании», часть V. — М.: МИФИ, 2002.

52. Уэно X., Исудзука М. Представление и использование знаний. — М: Мир, 1989.

53. Гилл А. Введение в теорию конечных автоматов. — М., 1966. — 272 с.

54. Fischer G. Beyond Human-Computer Interaction. / Mensch-Computer-Kommunikation. Springer-Verlag, 1993, Z. 274 287.

55. Боркус В. Когда нужна универсальная платформа EAI? // PC Week/Re. №44. 2003.

56. XML-RPC Home Page. Электронный документ. (http://www.xmlrpc.com/).

57. Dublin Core Metadata Initiative (DCMI). Электронный документ. (http://dublincore.org/)

58. IEEE 1484.12.1-2002 / Learning Object Metadata standard. — New York: IEEE, 2002.

59. OpenURL. Электронный документ., (http://www.sfxit.com/openurl/)

60. Web Soft. Виртуальный лабораторный практикум. Электронный документ.http://www.websofl.ru/db/wb/EB77D06B14773BllC3256C5B0057C877/doc .html).

61. Ю.В.Тихомиров, Универсальный виртуальный лабораторный практикум по курсу физики. Электронный документ.http://www.college.ru/modules.php?name=Teacher&param=viewlink&cid=10

62. Виртуальный лабораторный практикум по электротехнике и основам электроники. Электронный документ. (http://www.krgtu.ru/science/research/?id=24).

63. Electronics workbench. Электронный документ. (http://www.electronicsworkbench.com/).

64. Bitronix Software. Компьютерные (виртуальные) лаборатории и 3D интерактивные тренажеры. Электронный документ. (http://www.bitronix.ru/labs.html).

65. Разработка устройств сопряжения для персонального компьютера типа IBM PC / Ю.В.Новиков, О.А.Калашников, С.Э.Гуляев; Под общей ред. Ю.В. Новикова. М.: ЭКОМ, 2000 -224с.

66. Учебная техника. Учебно-лабораторные комплексы. Электронный документ., (http://www.electrolab.ru/old/products/stands.html).71 .Redcenter. Модуль Виртуальных лабораторий. Электронный документ., (http ://www.redcenter .ru/?sid= 13 6).

67. Система дистанционного обучения "ПРОМЕТЕЙ". Электронный документ. (http://www.prometeus.ru/products/sdo/).

68. Батисфера. Электронный документ., (http://www.baty.ru/).

69. Ь-микро. Концепция. Электронный документ., (http://www.l-micro.ru/index.php?pageid=2).

70. National Instruments. Среда графического программирования Lab VIEW. Электронный документ.

71. Аветисян Д.Д. Программно-технологический комплекс TeachPro для создания электронных учебников. // Открытое образование, 2001, №4.

72. Карначук В.И. Моделирующие программы для лабораторных практикумов. Открытое образование, 2003, №3.

73. Котов В.Е. Сети Петри. — М.: Изд-во Наука, 1984. — 160 с.

74. Дж. Клир. Системология. Автоматизация решения системных задач. / Пер с англ. — М.: Радио и связь, 1990. — 544 с.

75. Ньюкомер Э. ВЕБ-сервисы для профессионалов XML, WSDL, SOAP and UDDI. — СПб.: Питер, 2003. — 256 с.

76. Грей Дж. О сегодняшнем и завтрашнем дне баз данных // СУБД. ■— 1998. — №3. — С. 20-21.

77. Хабибуллин И. Самоучитель Java 2. — СПб.: БХВ-Петербург, 2005. — 720 с.

78. Слама Д., Корпоративные системы на основе CORBA / Д. Гарбис, П. Рассел. — М.: Изд. дом «Вильяме», 2000. — 368 с.

79. Коршунов П.Ф., Мирошниченко Е.А. Обработка естественного языка в системах с автоматизированным контролем знаний. // Открытое образование. — 2001. — №4.

80. Кречетников К.Г. Особенности проектирования интерфейса средств обучения. // Информатика и образование. — 2002. — №4.

81. Костюкова Н.И., Попков В.К. Математические модели, дидактические и эргономические аспекты разработки автоматизированных обучающих комплексов. // Дистанционное образование. — 1999. — №6.

82. Гаскаров Д.В. Интеллектуальные информационные системы. —М.: Высшая школа, 2003. — 430 с.

83. Хопкрофт Дж. Введение в теорию автоматов, языков и вычислений, 2-еизд. / Дж. Хопкрофт, Р. Мотвани, Дж. Ульман. Пер. с англ. — М.: Изд. дом "Вильяме", 2002. — 528 с.

84. Axo А. Построение и анализ вычислительных алгоритмов / А. Ахо, Дж. Хопкрофт, Дж. Ульман. — М.: Мир, 1979. — 536 с.

85. Мелихов А.Н. Ориентированные графы и конечные автоматы. — М., 1971, —416 с.

86. Трахтенброт Б.А., Барздинь Я.М. Конечные автоматы (поведение и синтез). — М.: Наука, 1970. — 400 с.

87. Яблонский С.В. Введение в дискретную математику: Учеб. пособие для вузов. — М.: Наука, 1986. — 3 84 с.

88. Глушков М.В. Введение в кибернетику. —Киев, 1964. — 324 с.

89. Брауэр В. Введение в теорию конечных автоматов / Пер. с нем. — М.: Радио и связь, 1987. — 392 с.

90. Хантер Р. Проектирование и конструирование компиляторов / Пер. с англ. — М.: Финансы и статистика, 1984. — 232 с.

91. Алферова З.В. Теория алгоритмов. —М.: Статистика, 1973. — 165 с.

92. Гилл А. Линейные последовательностные машины / Перев. с англ. — М.: Наука, 1974.—288 с.

93. ЮО.Грис Д. Наука программирования / Пер. с англ. — М.: Мир, 1984. — 416 с.

94. Минский М. Фреймы для представления знаний. — М.: Энергия, 1979. — 151 с.

95. Бабич А.В. Программно-аппаратная поддержка виртуальной лаборатории по сетевым технологиям // Информационные технологии моделирования и управления. — 2006. — вып. 6(31). — С. 661-667.

96. Бабич А.В. Разработка модели функционирования и создание системы виртуального лабораторного практикума с удаленным доступом // Математическое и информационное моделирование: сборник научных трудов, вып. 8. Тюмень. — 2006. — С. 15-21.

97. Н.Бабич А.В. Модель представления знаний в образовательном комплексе автоматизированного лабораторного практикума // Вестник Тюменского государственного университета. — 2006. — №7. — С. 85-91.