Современные информационные системы в образовании. Якушина Е.В

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

"Пензенский государственный технологический университет"

Факультет "Информационные образовательные технологии"

Кафедра "Информационные технологии и системы"

на тему "Информационные системы в образовании"

Выполнил:

студент 13ИС2Б Чинков М.Ю.

Проверил:

доцент кафедры ИТС Коновалов А.В.

Пенза 2015

Введение

1. Понятие информационной системы в образовании

1.1 Задачи информационной системы в образовании

2. Структура информационной системы

2.1 Аппаратное обеспечение информационной системы

2.1.2 Аппаратное обеспечение учебной аудитории

2.2 Программное обеспечение информационной системы

2.2.2 Программное обеспечение учебной аудитории

3. Сравнительный анализ информационной системы

4. Патентный поиск

4.1 Процесс патентного поиска

Заключение

Библиографический список

компьютерный образование информационный патентный

Введение

Целью данной производственной практики являлось исследование структуры информационных систем в образовании на примере высшего учебного заведения. Данная тема является актуальной в сфере информационных технологий, так как в данный момент существует тенденция к внедрению информационных технологий во все сферы общества, а образование является одной из наиболее важных сфер общества.

Неотъемлемой и важной частью развития дошкольных учреждений, школ, техникумов, университетов является компьютеризация образования. В настоящее время в России идет становление новой системы образования, ориентированного на вхождение в мировое информационно-образовательное пространство. Этот процесс сопровождается существенными изменениями в педагогической теории и практике учебно-воспитательного процесса, связанными с внесением корректив в содержание технологий обучения, которые должны быть адекватны современным техническим возможностям, и способствовать гармоничному вхождению учащихся в информационное общество. Компьютерные технологии призваны стать не просто дополнением в обучении, а неотъемлемой частью целостного образовательного процесса, значительно повышающей его эффективность. На наших глазах возникают нетрадиционные информационные системы, связанные с обучением; такие системы естественно называть информационно-обучающими. В процессе производственной практики рассматривалась информационная система Управления Информатизации Пензенского государственного технологического университета (здесь и далее - УИ ПензГТУ). Был проведен анализ программного и аппаратного обеспечения данной информационной системы, сравнение с другой информационной системой в данной сфере, а также патентное исследование.

1. Понятие информационной системы в образовании

В настоящее время принято выделять следующие основные направления внедрения компьютерной техники в образовании:

)использование компьютерной техники в качестве средства обучения, совершенствующего процесс преподавания, повышающего его качество и эффективность;

)рассмотрение компьютера и других современных средств информационных технологий в качестве объектов изучения, моделирования систем;

)уклон в сторону практико-ориентированного обучения для подготовки специалистов, востребованных на рынке труда;

)организация коммуникаций на основе использования средств информационных технологий с целью передачи и приобретения педагогического опыта, методической и учебной литературы;

)использование средств современных информационных технологий для организации интеллектуального досуга;

)интенсификация и совершенствование управления учебным заведением и учебным процессом на основе использования системы современных информационных технологий.

Проникновение современных информационных технологий в сферу образования позволяет преподавателям качественно изменить содержание, методы и организационные формы обучения.

В качестве объекта исследования информационных систем в образовании была выбрана информационная система Управления Информатизации ПензГТУ (УИ ПензГТУ). На данный момент областью сопровождения системы являются 4 учебных аудитории: 2 компьютерных класса, 1 лекционная аудитория и 1 читальный зал. Поддержкой безотказной работы в данных аудиториях занимается управляющая лаборатория.

1.1 Задачи информационной системы в образовании

Целями информационной системы в образовании являются усиление интеллектуальных возможностей учащихся в информационном обществе, интенсификация процесса обучения и повышение качества обучения на всех ступенях образовательной системы, а также подготовка учащихся как востребованных специалистов в области, выбранной учащимися. Принято выделять следующие основные задачи использования средств современных информационных технологий.

)Интенсификация всех уровней учебно-воспитательного процесса за счет применения средств современных информационных технологий: повышение эффективности и качества процесса обучения; повышение активности познавательной деятельности; углубление межпредметных связей; увеличение объема и оптимизация поиска нужной информации.

)Развитие личности обучаемого, подготовка индивида к комфортной жизни в условиях информационного общества: развитие различных видов мышления; развитие коммуникативных способностей; формирование умений принимать оптимальное решение или предлагать варианты решения в сложной ситуации; формирование информационной культуры, умений осуществлять обработку информации; развитие умений моделировать задачу или ситуацию; формирование умений осуществлять экспериментально-исследовательскую деятельность.

)Работа на выполнение социального заказа общества: подготовка информационно грамотной личности; подготовка специалистов в определенной предметной области, востребованных на рынке труда; осуществление профориентационной работы в области информатики.

2. Структура информационной системы

Структуру ИС составляет совокупность отдельных ее частей, называемых подсистемами. Подсистема - это часть системы, выделенная по какому-либо признаку. Если общую структуру ИС рассматривать как совокупность подсистем независимо от сферы применения, то в этом случае подсистемы называют обеспечивающими.

Если рассматривать информационную систему как функциональный вычислительный ресурс, обеспечивающий работу аудиторий учебного заведения, то более целесообразно выделить аппаратную и программную составляющую системы.

Рисунок 2.1 - обобщенная структура информационной системы ПензГТУ.

2.1 Аппаратное обеспечение информационной системы

Аппаратное обеспечение ИС - комплекс электронных, электрических и механических устройств, входящих в состав информационной системы или сети. Аппаратным сопровождением информационных систем являются такие компоненты, как персональные компьютеры (ПК), серверы, системы хранения данных (СХД), сетевые средства (коммутаторы, маршрутизаторы).

В качестве основного компонента информационной системы можно выделить кабельную систему, соединяющую все узлы информационной системы в единый домен сети. В основном кабельная система состоит из нескольких кабелей витой пары, проведенной между кабинетами университета. Задачей кабельной системы является предоставление учащимся, преподавателям и технической поддержке системы доступа в Интернет. В рассматриваемой информационной системе ПензГТУ существует единый домен itc.pgta.ru, объединяющий в единую структуру аутентификационные данные и права доступа пользователей системы, который управляется контроллером домена.

2.1.1 Аппаратное обеспечение управляющей лаборатории

Основной задачей лаборатории ПензГТУ является поддержка и сопровождение информационной составляющей учебного процесса (аппаратное и программное обеспечение информационной системы) в определенных учебных аудиториях.

Посредством компонентов аппаратного обеспечения осуществляется контроль над учебным процессом и обеспечение непрерывного использования сети Интернет в учебном процессе.

Все составные части аппаратного обеспечения лаборатории хранятся в отдельной серверной комнате, оборудованной в соответствии со общепринятыми стандартами: влажность в помещении, площадь и высота оборудованной комнаты. В серверной хранятся две стойки, также соответствующие стандартам: высота и ширина стойки, крепежные отверстия. В двух стойках находятся:

)6 серверов модели IBM System x3550 на базе процессора Intel Xeon E5-2600, обеспечивающих безотказную работу информационной системы;

)межсетевой экран Cisco ASA 5500, обеспечивающий выход во внешнюю сеть и фильтрацию пакетов, проходящих во внутреннюю сеть (проверка на спам, вирусы);

)4 коммутатора: 2 из них это коммутаторы модели D-Link DES-3200-52, объединяющие все подсети и отдельные узлы в единую сеть, 2 из них - коммутаторы модели D-Link DGS-1016D для объединения нескольких узлов в подсети;

)система хранения данных (СХД) марки Qnap TS-651, имеющая собственное дисковое пространство для хранения объема данных серверами информационной системы.

Рисунок 2.1.1 - система хранения данных Qnap TS-651.

2.1.2 Аппаратное обеспечение учебных аудиторий

Лабораторией УИ ПензГТУ обслуживаются 4 учебные аудитории: два компьютерных класса, одна лекционная аудитория и один читальный зал. Эти виды аудиторий имеют разные требования к обеспечению аппаратной составляющей.

Каждый из двух компьютерных классов оснащен:

) 21 персональным компьютером модели HP ProDesk 400 G2 MT на базе процессора Intel Core i3 для пользования учащимися и преподавателями, выполнения учебных заданий.

) персональным компьютером модели HP ProDesk 400 G2 MT на базе процессора Intel Core i3 для организации лекционных занятий и отображения информации на проекторе.

Читальный зал оснащен:

) 5 персональными компьютерами модели HP ProDesk 400 G2 MT на базе процессора Intel Core i3 для пользования учащимися и преподавателями во внеаудиторное время.

) 6 телеэкранами для организации научно-практических конференций, презентаций и мероприятий иного рода.

2.2 Программное обеспечение информационной системы

Программное обеспечение (ПО) - совокупность программ и данных, предназначенных для решения определенного круга задач и хранящиеся на машинных носителях. Выделяют следующие классы ПО.

)Системное ПО - решает задачи общего управления и поддержания работоспособности системы в целом. К этому классу относят операционные системы.

)Инструментальное ПО включает средства разработки (трансляторы, отладчики, интегрированные среды) и системы управления базами данных (СУБД).

)Прикладное ПО - предназначено для решения прикладных задач конечными пользователями.

Для организации учебного процесса важно обеспечить использование всеми вышеперечисленными методами программного обеспечения.

2.2.1 Программное обеспечение управляющей лаборатории

Лаборатория УИ ПензГТУ использует программное обеспечение в целях поддержки работы учебных аудиторий. Администрирование аудиторий обеспечивается с машин, на которых установлена Windows 7 как основная операционная система. Главным инструментом является VMware vSphere 5. Это программный продукт, обеспечивающий виртуализацию серверов - разделения вычислительных ресурсов серверов на несколько виртуальных машин, выполняющих разные задачи. Каждый сервер имеет свою специализированную операционную систему ESXI 5.5, реализующую непосредственно сам процесс виртуализации. ESXi-серверы объединены в механизм VMware vCenter, связывающий все сервера в один кластер и обеспечивающий между ними взаимодействие. На каждом сервере находятся несколько виртуальных машин, выполняющих разные задачи: обеспечение работоспособности веб-сайта университета, образовательных порталов, СУБД информационной системы и т.д., работающие на разных гостевых ОС: 50 процентов виртуальных машин - Linux-сервера (Ubuntu, Debian, OpenSUSE, CentOS), 50 процентов - Windows-сервера (Windows Server 2003/2008/2012)

Также лаборатория обеспечена такими видами ПО, как:

)прокси-сервер, обеспечивающий безопасное Интернет-соединение и обеспечивающий фильтрацию пакетов на наличие спама, вирусов;

)система мониторинга сетевой активности пользователей, хранящая информацию о сеансах пользователей в сети Интернет; реализована по требованию РосКомНадзора;

)внутренние информационные веб-сервисы обеспечивающие сопровождение документации и корректной работы компьютерных классов:

а) веб-интерфейс управления корпоративным антивирусом Dr. Web;

б) система сведений об успеваемости студентов Galatea;

в) система документооборота УИ ПензГТУ;

г) система мониторинга производительности серверов Zabbix;

д) веб-интерфейс удаленного управления системой хранения данных;

)внешние информационные веб-сервисы, обеспечивающие удаленный доступ пользователей к сервисам УИ ПензГТУ;

а) официальный сайт ПензГТУ;

б) образовательные порталы ПензГТУ (study.pgta.ru, edu.pgta.ru, altedu.pgta.ru), где обеспечивается возможность взаимодействия между обучающимися и преподавателями как в учебных аудиториях, так и в режиме удаленного доступа;

в) электронная библиотека ПензГТУ, предоставляющая студентам возможность бесплатно пользоваться электронными учебниками.

2.2.2 Программное обеспечение учебных аудиторий

Для обеспечения полного учебного процесса и освоения студентами той или иной предметной области студенты должны иметь доступ как к инструментальному, так и к прикладному программному обеспечению. В качестве системного ПО на каждом персональном компьютере работает операционная система Windows XP, так как эта система лучше всего подходит под политику безопасности исследуемой информационной системы.

Инструментальное программное обеспечение:

) интегрированная среда разработки "Visual Studio 2012", позволяющая студентам практиковаться в создании программ на языках C, C++, C#;

) математическая среда "MATLAB", с помощью которой студенты могут выполнять сложные математические расчеты и проектировать схемы различных предметных областей;

Прикладное программное обеспечение:

) "Консультант Плюс" - компьютерная справочно-правовая система, позволяющая студентам освоить навыки работы со справочными системами;

) "КОМПАС 3D" - система автоматизированного проектирования, позволяющая студентам практиковаться в создании 3D-моделей под различные предметные области.

) "1С: Предприятие" - система автоматизации бухгалтерского и управленческого учётов, позволяющая студентам получить практические навыки в сферах бухгалтерского учета, налогообложения и т.д..

Также персональные компьютеры как учебных аудиторий, так и управляющей лаборатории ПензГТУ оснащены многими другими программными продуктами, целью внедрения которых является повышение эффективности и качества процесса обучения.

3. Сравнительный анализ информационной системы

Сравнительный анализ - метод анализа объектов, при котором производится сравнение нового состояния объекта со старым состоянием или сравнение состояния одного объекта с другим, с которым сравнение может быть уместным. Сравнительный анализ является одним из основных методов, применяемых в исследовании информационных систем.

Для проведения сравнительного анализа были сформирован главный критерий, описывающий основные характеристики ИС, которые рассматриваются пользователем на этапе выбора наиболее предпочтительной системы - общее описание системы. Результаты сравнения позволяют сделать вывод об отсутствии существенных различий рассматриваемых ИАС по таким параметрам, как целевая аудитория пользователей и перечень решаемых задач.

В качестве объекта сравнения с исследованной информационной системой Управления Информатизации Пензенского Государственного Технологического Университета (УИ ПензГТУ) была выбрана информационная система Центра информатизации Новосибирского Государственного Технологического Университета (НГТУ). Основной задачей выбранной для анализа ИС аналогична исследуемой ИС: поддержка и сопровождение работы учебных аудиторий. Однако ИС НГТУ является более масштабной, так как она охватывает весь кампус учебного заведения, в отличие от ИС УИ ПензГТУ, а также решает дополнительные задачи: управление кадрами, управление студенческим городком, поддержка работы бухгалтерии и т.д.. К тому же численность студентов НГТУ намного превышает численность студентов ПензГТУ.

Таблица 1 - сравнительный анализ информационной системы ПензГТУ

Информационная система ПензГТУИнформационная система НГТУОбщее сравнение.Информационный комплекс, обеспечивающий работу учебных аудиторий и предоставление общей информации об определенных областях деятельности университета. Включает в себя совокупность аппаратного обеспечения (автоматизированные рабочие места, централизованная система хранения данных) и программного обеспечения (сопровождение ПО, система собственного информационного контента). - работа со студенческим составом; - поддержка учебного процесса во всех аспектах и на всех стадиях обучения; - подготовка электронных учебных курсов в системе электронного обучения; - система образовательных порталов, доступных через Интернет; - поддержка системы видеонаблюдения; - презентационная деятельность (веб-сайт университета).Информационный комплекс, позволяющий накапливать и обрабатывать информацию о деятельности университета и отображать эту информацию в удобном для пользователей виде. Включает в себя набор автоматизированных рабочих мест, которые устанавливаются на компьютеры соответствующим сотрудникам, и целую систему веб-приложений, доступных через интернет. - работа со студенческим составом; - поддержка учебного процесса во всех аспектах и на всех стадиях обучения; - подготовка электронных учебных курсов в системе электронного обучения; - управление персоналом университета; - управление контингентом проживающих в общежитиях студенческого городка; - управление научной деятельностью вуза; - управление финансовой деятельностью вуза; - обеспечение администрации вуза информацией о состоянии учебного процесса, о научной и финансовой деятельности вуза; - презентационная деятельность (веб-сайт университета).

4. Патентный поиск

Патентный поиск - это процесс отбора соответствующих запросу документов или сведений по одному или нескольким признакам из массива патентных документов или данных, при этом осуществляется процесс поиска из множества документов и текстов только тех, которые соответствуют теме или предмету запроса. Патентный поиск осуществляется посредством информационно-поисковой системы и выполняется вручную или с использованием соответствующих компьютерных программ, а так же с привлечением соответствующих экспертов.

Предмет поиска определяют исходя из конкретных задач патентных исследований категории объекта, а так же из того, какие его элементы, параметры, свойства и другие характеристики предполагается исследовать. В данном случае предметом поиска являлась структура информационной системы, аналогичная той, что рассматривалась в ходе производственной практики.

При патентном поиске сравниваются выражения смыслового содержания информационного запроса и содержания документа. Для оценки результатов поиска создаются определенные правила-критерии соответствия, устанавливающие, при какой степени формального совпадения поискового образа документа с поисковым предписанием текст следует считать отвечающим информационному запросу.

Патентный поиск является трудоёмким, но необходимым мероприятием. Он необходим не только лицам или организациям, желающим запатентовать изобретение, но и промышленным предприятиям, желающим это изобретение использовать. Например, использование запатентованных изобретений другими юридическими и физическими лицами приводит к огромным штрафам и возможным разорением предприятий.

Основные цели патентного поиска:

)проверка уникальности изобретения

)определение особенностей нового продукта

)определение других сфер применения нового продукта

)поиск изобретателей или компании, получивших патенты на изобретения в той же области

)поиск патентов на какой-либо продукт

)найти последние новинки в исследуемой области

)поиск патентов на изобретения в смежных областях

)определение состояния исследований в интересуемом технологическом поле

)выяснить, не посягает ли ваше изобретение на чужую интеллектуальную собственность

)получить информацию по конкретной компании или состоянию сектора рынка в целом

)получить информацию о частных лицах, имеющих патенты на схожие изобретения

)поиск потенциальных лицензиаров

)поиск дополнительных информационных материалов.

4.1 Процесс патентного поиска

В процессе прохождения производственной практики был выполнен патентный поиск посредством сети Интернет. Источником патентного поиска являлась российская база патентов ФИПС. Целью патентного поиска являлось нахождение патента на информационную систему, внедренную в образовательный процесс и аналогичную объекту исследования.

Патентный поиск в системе ФИПС был выполнен в бесплатной базе данных от лица гостевого пользователя. Поиск выполнялся по трем ключевым словам: "информационная", "система" и "вуз". В результате поиска были найдены 2 документа, где были описаны патенты на полезную модель. Данные патенты удовлетворяют целям патентного исследования.

Каждый патент имеет свои значения, по которым его можно впоследствии идентифицировать: вид документа (здесь и далее пример - A1), страна публикации (RU), регистрационный номер заявки (94018674), редакция международного патентного классификатора - МПК (6), основные коды МПК (G11B023/00), фамилия и инициалы заявителя и автора патента.

Документы, найденные в результате патентного исследования:

) Библиотека учащегося (номер заявки: 94018674). Цели изобретения: предоставить в портативном варианте человеку, начиная с первого класса обучения в школе, а затем вузе и на всю жизнь личной библиотеки емкостью информации более ста двадцати пяти тысяч четырехсот томов; обеспечить полную автоматизацию процесса обучения в школе, техникуме, вузе и при других формах обучения; увеличить емкость библиотеки.

) Общегосударственная автоматизированная информационная система (номер заявки: 2001102071). Это система, состоящая из информационных центров (в том числе центров средних учебных заведений, вузов, научно-исследовательских институтов, конструкторских бюро), отличающаяся тем, что в нее включены К информационных центров массового с неограниченной емкостью информации каждый и L информационных центров коллективного пользования также с неограниченной емкостью информации каждых, управляемых ПЭВМ и содержащих узлы передачи, приема, записи и воспроизведения информации на различных носителях информации.

Заключение

В ходе производственной практики были изучены принципы, структура, задачи и основные компоненты информационных систем в образовании на примере информационной системы Управления Информатизации Пензенского государственного технологического университета (УИ ПензГТУ). Были рассмотрены:

) структура данной системы, её составляющие, такие, как аппаратное и программное обеспечение;

) патентный поиск и обзор справочно-информационных изданий по профилю.

Также хотелось отметить, что применение информационных компьютерных технологий в системе образования в настоящее время приобретает массовый характер. Направлений использования компьютерной техники в образовании - масса: это и функция управления, и статистическая функция, а так же информационная, обучающая и контролирующая. В наше время уже невозможно представить образовательный процесс без информационных систем и компьютерных программ.

Библиографический список

1)Асеева Н.Н. Патентный поиск/ Н.Н. Асеева. - Курск, 2010. - 13 с.

)Патентный поиск [Электронный ресурс]. - Боровик - . - Режим доступа: http://www.borovic.ru/poisk.html

)Информационные системы в образовании [Электронный ресурс]. - АНО "ИТО" - . - Режим доступа: http://ito.edu.ru/2010/Rostov/III/III-0-20.html , свободный. - Загл. с экрана.

)ФИПС - Федеральное государственное бюджетное учреждение Федеральный институт промышленной собственности [Электронный ресурс]. http://www1.fips.ru/wps/wcm/connect/content_ru/ru/inform_resources/inform_retrieval_system/ , свободный. - Загл. с экрана.

Дипломная работа

на тему

Информационная система обучения по курсу «Компьютерные сети»

Введение

На сегодняшний день необходимым условием продвижения в сфере информационных технологий является широкое внедрение стандартов и технологий информационных систем, используемых как для аппаратных средств, так и для программных продуктов. Построение программного обеспечения (ПО) вычислительных и информационных комплексов, основанных на идеологии открытых систем, позволяет успешно решать задачи переносимости ПО на платформы различных производителей, проблемы взаимозаменяемости узлов и устройств и, что самое главное, обеспечивает интеграцию устройств и пользователей в различные информационно–вычислительные и телекоммуникационные сети. Следует особо подчеркнуть то обстоятельство, что на сегодняшний день успешная реализация сколько–нибудь существенных проектов в области информационно–вычислительной техники, управления, информатизации и телекоммуникаций не представляется возможной без согласования разработок с существующими стандартами в области информационных систем и, в ряде случаев, разработки новых стандартов.

В условиях перехода к интегрированным вычислительно–телекоммуникационным системам принципы информационных систем составляют основу технологии интеграции, создания отраслевых, региональных и национальных информационных инфраструктур и их взаимодействия в глобальном масштабе. Таким образом, можно сделать вывод, что технологии информационных систем в настоящее время является той рабочей средой, в рамках которой происходит развитие приоритетных информационно–телекоммуникационных технологий, средств телекоммуникаций и вычислительной техники.

Объектом нашего исследования является информационная система обучения.

Предмет – технология процесса обучения по курсу компьютерные сети.

Цель данного дипломного проекта – разработать программное и информационное обеспечение информационной системы обучения по курсу «Компьютерные сети», используя новые информационные технологии и показать значимость и удобство этой системы для процесса обучения.

Задачи исследования:

1. Обзор и сравнительный анализ существующих информационных систем обучения.

2. Разработка структуры информационной системы по курсу компьютерные сети.

3. Разработка программного обеспечения информационной системы.

4. Разработка контента информационной системы.

1. Оценка решений существующих информационных систем обучения

1.1 Введение в информационные системы и их классификация

Перед рассмотрением конкретных информационных систем дадим несколько необходимых определений:

Система (в предметной области) – это множество взаимосвязанных элементов, каждый из которых связан прямо или косвенно с каждым другим элементом, а два любые подмножества этого множества не могут быть независимыми, не нарушая целостность, единство системы.

Элемент системы – это простейшая структурная составляющая системы, которая в рамках данной системы не структурируется.

Структура системы – это совокупность устойчивых связей, способов взаимодействия элементов системы, определяющая ее целостность и единство.

Среда (в предметной области) – это все, что находится в предметной области за границами системы.

Под информационным процессом будем понимать процесс, связанный с изменением количества информации в системе в результате целенаправленных действий при решении поставленной задачи.

Информационная деятельность связана с созданием информационных моделей всех объектов и явлений природы и общества, участвующих в человеческой деятельности, а также с созданием моделей самой этой деятельности.

Как известно, информация как продукт интеллектуальной деятельности человека является ресурсом и с течением времени накапливается, хотя возможны и потери информационных ресурсов.

В процессе познавательной деятельности мы, так или иначе, сталкиваемся с процессом использования накопленного знания, которое становится ценным лишь тогда, когда становится доступным широкому кругу пользователей. В настоящее время, объем информационных потоков, несущих эти знания, существенно увеличился, поэтому стала актуальной задача информатизации различных видов человеческой деятельности. Данное направление включает в себя развитие аппаратных средств и информационных технологий.

Информационные технологии (ИТ) – совокупность методов и средств реализации информационных процессов в различных областях человеческой деятельности. Иначе говоря, ИТ есть способ реализации информационной деятельности.

К современным ИТ относят:

Развитие глобальных информационных систем;

Внедрение систем автоматизированной обработки информации;

Развитие систем и средств дистанционного доступа;

Интегрирование гетерогенных систем;

Развитие систем искусственного интеллекта и т.д.

Долгое время преобразование информации и принятие решений являлось функцией человека. Сейчас, когда рост объемов информационных потоков привел к тому, что они превысили объемы усвояемости и обрабатываемости информации человеком, возникла проблема повышения эффективности процессов преобразования информации, определяемая следующими причинами:

Любая информация ценна только в процессе ее использования и при резком возрастании объемов информации принятие решений становится затрудненным, а также возрастает время обработки информационного массива;

Усложнение внутренней структуры системы, появление суперсистем, включающих целые совокупности систем, интеграция гетерогенных систем также приводит к резкому увеличению объемов информационных потоков и времени на их обработку;

Расширение сфер применения ИТ приводит к возникновению новых систем, что, в свою очередь, является дополнительным источником увеличения информационных потоков;

Повышение сложности задач, требуемой для их решения точности и оперативности, приводит к опережающему росту сложности управления по отношению к росту возможностей обработки информации и так далее.

Определим два основных пути развития ИТ, обеспечивающих повышение эффективности процессов преобразования информации в информационных и информационно–управляющих системах:

Совершенствование технических средств автоматизации на основе применения высокопроизводительных вычислительных устройств и систем, что приводит к повышению скорости обработки информации вне зависимости от характера преобразуемой информации;

Совершенствование и расширенное внедрение программного обеспечения.

Для реализации указанных путей необходимо наличие наиболее общих подходов к решению стоящих задач, инвариантных к конкретной содержательной стороне задачи и техническим средствам ее реализации.

Для информационных систем эта задача обостряется в связи с развитием научного знания, существенным увеличением его объемов, когда уже в рамках узких, подотраслевых вопросов объемы процессов восприятия нового знания превышают возможности человека, не говоря уже о возможностях использования межотраслевого опыта. При этом является рациональным решение, когда сочетаются наиболее общие подходы к решению проблемы с их конкретной технической реализацией. Возможность рассматривать любую систему, абстрагируясь от ее технической реализации, возможность переноса опыта по разработке и исследованию систем, решающих один круг задач, к системам, предназначенным для решения задач в иной области, говорит об открытости, как самих систем, так и о принципах и подходах к их построению и исследованию, которые будут сформулированы ниже.

1.2 Требования, предъявляемые к информационным системам

Сами по себе средства вычислительной техники не могут осуществить преобразование информации, для этого необходимо наличие прикладного информационного и программного обеспечения, реализующего функции информационной или информационно–управляющей системы (ИС). ИС представляет собой совокупность элементов, находящихся в отношениях и связях между собой и образующих определенную целостность, единство, и предназначенных для осуществления целенаправленного процесса преобразования информации.

Внешняя среда

Рис 1. Основные функции системы

К основным функциям ИС можно отнести:

Организация интерфейса обмена между технической и информационной системами, а также между ИС и внешней средой;

Организация работы и распределение ресурсов собственно ИС;

Самообучение системы, адаптация к изменяющимся условиям.

ИС должны удовлетворять следующим требованиям:

Обеспечивать достоверность соответствия описаний объектов в ИС по отношению к их реальному состоянию;

Иметь дружественный интерфейс процесса управления,

Обладать возможностями развития и самообучения системы;

Обеспечивать полноту представления информации в системе и во взаимодействии системы с внешней средой, своевременность и обоснованность в выработке соответствующих решений, мобильность ИС при работе в условиях гетерогенных технических средств, реализующих систему, защиту информации в системе;

Обеспечивать реализуемость заданного алгоритма;

Надежность работы в реальных условиях.

Развитие средств компьютерной техники, расширенное их внедрение во все сферы науки, техники, сферы обслуживания и быта привели к необходимости объединения конкретных вычислительных устройств и реализованных на их основе ИС в единые информационно–вычислительные системы (ИВС) и среды. При этом возникли следующие проблемы:

Разнородность технических средств ВТ с точки зрения организации вычислительного процесса, архитектуры, системы команд, разрядности процессора и шины данных, ресурсных возможностей, частот синхронизации и так далее, потребовала создания физических интерфейсов, обеспечивающих их совместимость;

Разнородность программных сред, реализуемых в конкретных вычислительных устройствах и системах с точки зрения многообразия операционных систем, различия в разрядности, объемах адресуемой памяти, применяемых языках программирования и так далее, привела к созданию программных интерфейсов между устройствами и системами;

Разнородность реализации одной вычислительной структуры, изготовленной различными производителями, также требовала применения специальных ограничений, либо разработки дополнительных программных и (или) технических средств для интеграции;

Разнородность интерфейсов общения в системе "человек–машина" требовала постоянного переобучения кадров.

Таким образом, необходимость предусмотреть уже на стадии разработки возможность интегрирования разрабатываемого устройства в гомогенные и, особенно, в гетерогенные информационно–вычислительные среды стала актуальной для разработчиков как аппаратных, так и программных средств.

С этой целью, при разработке ИС необходимо соблюдать требование системности, включающее в себя:

1. Систематизацию информационной базы, то есть исключение противоречий и дублирования между отдельными ее частями, обеспечение полного представления информации, согласование времени поиска информации в соответствии со структурой.

2. Организацию и упорядочивание внешних связей ИУС и технических средств автоматизации.

3. Учет условий хранения информации в ИУС.

4. Стандартизацию форм представления информации, форм представления документов, структуры информационной базы, структуры и свойств алгоритмов

Весь процесс разработки можно условно разделить на этапы: анализ системы и разработка ее информационной модели, разработка математической модели (алгоритма), разработка программной модели, разработка документации на ИС.

1.3 Компоненты и структура ИС

Рисунок 2 отображает типичную структуру технологического процесса ИС или представление ИС как совокупности функциональных подсистем – сбора, ввода, хранения, поиска, распространения информации.

Рис. 2. Основные технологические процессы ИС

Некоторые компоненты данной структуры являются необязательными:

1. Модель объекта может отсутствовать либо отождествляться с базой данных, которая часто интерпретируется как информационная модель предметной области, структурная (для фактографических и табличных) или содержательная (для документальных). В экспертных системах в качестве модели объекта (предметной области) фигурирует база знаний, представляющая собой процедурное развитие понятия БД

2. Модель объекта и БД могут отсутствовать (а соответственно и процессы хранения и поиска данных), если система осуществляет динамическое преобразование информации и формирование выходных документов без сохранения исходной, промежуточной, результирующей информации. Если также отсутствует преобразование информации, то подобный объект не является ИС.

3. Процессы ввода и сбора данных являются необязательными, поскольку вся необходимая и достаточная для функционирования ИС информация может уже находиться в БД и составе модели.

В более общем случае, учитывая специфику организации, управления и технологии выполнения каждой из указанных функций в ИС целесообразно выделять три самостоятельных функциональных подсистемы:

Подсистема отбора информации . Информационная система может обрабатывать/перерабатывать только ту информацию, которая в нее введена. Качество работы ИС определяется не только ее способностью находить и перерабатывать нужную информацию в собственном массиве и выдавать ее пользователю, но и способностью отбирать релевантную информацию из внешней среды. Такой отбор осуществляет подсистема отбора информации, которая накапливает данные об информационных потребностях пользователей ИС (внутренних и внешних), анализирует и упорядочивает эти данные, образуя информационный профиль ИС. Аналогично на основании данных о потоках информационной среды формируется описание входных потоков информации.

При заданном критерии качества функционирования ИС и соответствующей системы ограничений в процессе управления ИС решается задача оптимизации комплектования информационного массива ИС, которая определяет алгоритм (или оператор) отбора информации. Указанный оператор осуществляет преобразование входных потоков в информационный массив ИС. К сожалению, многие действующие ИС слабо придерживаются описанной процедуры отбора документов. Отбор информации, как правило, носит слабоуправляемый характер, базируется на интуиции специалистов. Это является следствием сложности и слабой структурируемости как собственно процессов отбора, так и управления этими процессами.

Функции именно этой подсистемы ИС практически не поддаются автоматизации. Исключение составляют только ИС информационного обеспечения управления технологическими процессами и техническими системами.

Подсистема ввода, обработки/переработки и хранения информации осуществляет преобразования входной информации и запросов, организацию их хранения и переработки с целью удовлетворения информационных потребностей абонентов ИС.

Реализация функций данной подсистемы предполагает наличие аппарата описания информации (ИПЯ, систем кодирования, ЯОД и т. д.), организации и ведения информации (логическая и физическая организация, процедуры ведения и защиты информации и т. д.), аппарата обработки и переработки информации (алгоритмы, модели и т. д.).

Все три указанные составляющие определяются двумя параметрами ИС: характером обрабатываемой информации и функциями ИС.

Документальные ИС для описания информации используют ИПЯ и систему индексирования, методология построения и использования которых существенно отличается от методологии и принципов использования ЯОД, обеспечивающих описание данных в фактографических ИС. Логическая организация данных фактографических ИС имеет мало общего с организацией информации в документальных ИС. Наконец, различны и аппараты обработки и переработки документальной и фактографической информации. Если в фактографических ИС преимущественно используются математические алгоритмы, то в документальных – эвристические процедуры, требующие затрат интеллектуальной энергии.

Подсистема подготовки и выдачи информации непосредственно реализует удовлетворение информационных потребностей пользователей ИС (внутренних и внешних). Для выполнения этой задачи подсистема проводит изучение и анализ информационных потребностей, определяет формы и методы их удовлетворения, оптимальный состав и структуру выходных информационных продуктов, организует сам процесс информационного обеспечения и сопровождения. Выполнение указанных функций требует наличия аппарата описания и анализа информационных потребностей и их выражения на языке ИС (в том числе ЯОД, ИПЯ, языке индексирования и т. д.), а также аппарата непосредственно информационного обеспечения (процедуры поиска и выдачи информации, языки манипулирования данными и т. д.).

Все эти и многие другие составляющие рассматриваемой подсистемы, выполняя одинаковые функции в ИС разных типов, тем не менее существенно отличаются между собой. Особенно заметно это различие при сравнении документальных и фактографических ИС.

Из предыдущего рассмотрения следует, что многие функции различных подсистем ИС дублируются или пересекаются, что является предметом оптимизации при проектировании ИС. Автоматизация ИС в связи с этим сопровождается перераспределением элементов ИС.

Автоматизация предполагает формализованное представление (структуризацию) как функций ИС, так и самой обрабатываемой в ИС информации, которое и позволяет осуществлять ввод, обработку/переработку, хранение и поиск информации с использованием ЭВМ.

Однако любая формализация характеризуется тем или иным уровнем адекватности создаваемого образа реальной действительности (модели) самой действительности. Причем, адекватность модели реальной действительности определяется как свойствами самой действительности, так и возможностями используемого аппарата ее формализованного представления.

С этой точки зрения "уровень автоматизации" ИС тесно связан со "степенью структурируемости" как самой информации, являющейся предметом обработки, хранения и т. д., в ИС, так и самих функций ИС (обработки, хранения и т. д.).

В соответствии с уровнем современных знаний в области формализованного представления информации можно различать информацию трех уровней структурируемости:

1. Жесткоструктурируемая информация – информация, формализованное представление которой современными средствами ее структурирования (в частности, языками описания данных) не приводит к потере адекватности создаваемого образа информации (модели) самой исходной информации. Жесткоструктурируемую информацию будем в дальнейшем называть данными.

2. Слабоструктурируемая информация– информация, формализованное представление которой современными средствами описания информации (в частности, ИПЯ) приводит к значительным потерям адекватности модели информации самой исходной информации. Обработка и поиск такой информации предполагает специальные меры по оценке степени неадекватности модели информации. (В АИПС этой цели служат меры смысловыразительной способности (семантической силы) ИПЯ).

3. Неструктурируемая информация – информация, для которой в настоящее время не существует средств ее формализованного представления с приемлемым на практике уровнем адекватности. Средства представления такой информации должны обладать высокими смысловыразительными способностями. Разработка таких средств в настоящее время идет по линии создания языков описания знаний и ИПЯ с высокой семантической силой.

Приведенная классификация информации по степени ее структурируемости достаточно условна. Однако сама идея учета структурируемости информации оказывается полезной при анализе сущности современных АИС.

Если с этих позиций рассмотреть функции подсистем ИС, то нетрудно видеть, что большинство жесткоструктурируемых функций сосредоточено в подсистеме ввода, обработки/переработки и хранение информации. Две другие подсистемы связаны с реализацией, в основном, слабоструктурируемых и неструктурируемых функций.

Легкость автоматизации функций второй подсистемы ИС на основе использования электронно–вычислительной и телекоммуникационной техники ввода, обработки, хранения и передачи информации привела к неоправданно быстрому и вседовлеющему развитию этих составляющих ИС в ущерб развитию двух других (не менее, а может быть и более важных) ее составляющих. В большинстве современных АИС эти две подсистемы настолько неразвиты, что по сути дела это уже не АИС, а организационно–обособленные подсистемы ввода, обработки, хранения и поиска информации. В дальнейшем будет показано, что говоря об этих системах, целесообразно называть их не АИС, а банки данных или АИПС.

1.4 Понятие информационно–образовательной среды

Эффективность любого вида обучения зависит от ряда составляющих:

–материально–технической базы;

–обучающих технологий, используемых при организации и управлении познавательной деятельностью;

–эффективности разработанных методических материалов и способов их доставки.

Другими словами, успешность и качество современного обучения в большей мере зависят от эффективной организации, педагогических условий, качества используемых материалов, педагогического мастерства, подготовленности педагогов к работе в условиях лавинообразного нарастания потока информации, возможности овладения современными методами поиска, отбора и использования информации.

Управление обучением не должно сводится к простому подбору и подготовке обучающего материала. Необходимо создание единой среды обучения, которая является возможностью реализации равноправия всех обучающихся в доступе ко всей информации и средствам обучения, представленным в данной среде, и, в то же время, сохранению индивидуально-независимой траектории обучения в соответствии с личностными запросами индивида.

Современные информационные технологии предоставляют практически неограниченные возможности в размещении, хранении, обработке и доставке информации на любые расстояния, любого объема и содержания. В этих условиях на первый план при организации системы обучения выходит содержательность обучающего материала, при условии нормального технического оснащения организации обучения. Имеется в виду не только отбор материала по содержанию, но и структурная организация учебного материала, включение его в процесс обучения. Требуется создание не просто автоматизированных обучающих программ, но создание именно интерактивных информационных сред общения с обучающимися, созданных на основе значительно расширенных дидактических возможностей современных компьютерных средств обучения и средств телекоммуникационной связи.

Распространение использования сети Интернет и локальных сетей в вузах и других учебных заведений настоятельно требует разработки и применения новых программных продуктов для управления, точнее, направления познавательной деятельностью. Такими программными продуктами могут стать автоматизированные средства обучения, к которым относятся:

–информационно-обучающие сайты;

–информационно-предметные среды обучения;

–электронные гиперссылочные и мультимедийные учебные материалы;

–программы управления поисковой и познавательной деятельностью обучающегося;

–контрольно-обучающие программы;

–тренажеры;

–профильные автоматизированные рабочие места;

–компьютерные лабораторные комплексы.

Каждый отдельный программный продукт из вышеперечисленного списка сам по себе, несомненно, несет определенную пользу обучающемуся. Но эффективность и качество обучения многократно увеличится, если комплексно объединить данные программные продукты в единой оболочке – автоматизированной обучающей среде (АОС) или информационной системой обучения (ИСО).

Эти системы представляют собой комплексы научно-методической, учебной и организационной поддержки процесса обучения, проводимого на базе компьютерных, или, как их также называют, информационных технологий. С позиций современной дидактики введение информационной среды и программного обеспечения внесло огромное количество новых возможностей во все области процесса обучения. Компьютерные технологии представляют собой принципиально новые средства обучения. За счет своего быстродействия и больших резервов памяти они позволяют реализовывать различные варианты сред для программированного и проблемного обучения, строить различные варианты диалоговых режимов обучения, когда так или иначе ответ учащегося реально влияет на ход дальнейшего обучения.

В рамках информационных систем обучения на сегодняшний день решается ряд задач обучения. В первую группу можно отнести задачи поверки уровня знаний, умений и навыков учащихся до и после обучения, их индивидуальных способностей, склонностей и мотиваций. Для таких проверок обычно используют соответствующие системы (батареи) психологических тестов и экзаменационных вопросов. К этой же группе относятся задачи проверки показателей работоспособности учащихся, что осуществляется путем регистрации таких психофизиологических показателей, как скорость реакции, уровень внимания и т.д.

Третья группа задач ИСО связана с решением задач подготовки и предъявления учебного материала адаптации материала по уровням сложности, подготовки динамических иллюстраций, контрольных заданий, лабораторных работ самостоятельных работ учащихся. В качестве примера уровня таких занятий можно указать на возможности использования различных инструментов информационных технологий. Другими словами, использования программных продуктов, дающих возможность формирования различных сложных лабораторных и др. практических работ. Например, таких, как сборка «виртуального» осциллографа с последующей демонстрацией его возможностей по регистрации усилению или синхронизации различных сигналов. Аналогичные примеры из области химии могут касаться моделирования взаимодействия сложных молекул, поведения растворов или газов при изменение условий эксперимента.

Таким образом, автоматизированная обучающая среда должна объединить в себе три основных компонента, обеспечивающие современные технологии обучения: информационное, методическое и программное обеспечение образовательного процесса. Такой комплексный подход позволит обеспечить обучающегося педагогическими условиями для успешного освоения учебного материала, свободным графиком изучения, а также индивидуальным маршрутом обучения за счет использования различной глубины представленного материала. Кроме этого, автоматизированная среда должна обеспечить управление познавательной деятельностью, предоставляя в зависимости от успехов в работе обучающегося рекомендации и доступ к различным уровням информации.

Таким образом, программному обеспечению управления познавательной деятельностью необходимо предъявлять следующие требования:

–при разработке программного продукта необходимо обеспечить неограниченное число одновременных подключений;

–необходимо обеспечить возможности разноуровневого интерактивного обучения и контроля;

–для обеспечения доступа всех образовательных единиц, повышения эффективности учебного процесса необходимо размещение разработанных программных сред обучения и контроля на общем сервере, с ранжированием прав доступа для использования в учебном процессе и подготовки предметного материала;

–требуется разработка инструментальных средств создания и оформления предметного материала с использованием гиперссылок, аудио и видео вставок, мультимедиа технологий;

–построение программ с использованием технологии клиент–сервер, протокола HTTP, средств HTML и CGI позволит применять в качестве клиентского места обычный WWW–браузер;

–хранение результатов обучения и тестирования в базе данных;

–необходимо обеспечить безопасность программ и предметного материала.

Безусловно, основное внимание при подготовке различных автоматизированных обучающих сред должно быть уделено разнообразию предоставляемых интерактивных направляющих воздействий со стороны управляющей программы, позволяющей обучающемуся моделировать в интерактивном режиме собственную траекторию и индивидуальную среду обучения. Единая информационно–образовательная среда – это то огромное хранилище разнообразного материала, в котором любой обучающийся должен иметь возможность индивидуальной работы, выбора и сохранения того материала, тех средств обучения, которые лично ему необходимы.

При оформлении предметного материала автоматизированных сред обучения желательно следовать одному разработанному стандарту компоновки и оформления как для печатного учебного материала, так и для всех видов электронных изданий.

Электронные интерактивные учебно–методические материалы (пособия, учебники, другое) – это обычно набор взаимосвязанных веб–документов, объединенных в единую логическую структуру и включающих в себя элементы текста, статических и динамических изображений, аудио и видеоматериалов, элементы меню и навигации, а также средства тестирования и самоконтроля.

Разработку предметного материала желательно начинать с разработки структуры всего курса. Предметный материал для обучения должен иметь не только теорию, но, желательно, полный набор всего дидактического материала (схемы, рисунки, таблицы, графики, упражнения и пояснения к их выполнению, вопросы текущего контроля и правильные ответы), а также сопровождение обучающего материала контролирующей программой, которая должна быть достаточно простой и небольшой по коду. Кроме того, необходимо снабдить материал вопросами итогового контроля. Важным моментом при подготовке к оформлению учебного материала в виде электронного гиперссылочного пособия/учебника является разработка схемы гиперссылок. Это момент в разработке методических материалов, сегодня очень важен, позволяющий сделать обучающий материал удобным для работы.

Современные технологии обучения и возможности современных программных средств требуют нового подхода к составлению и оформлению учебных пособий. Прежде всего, возникает вопрос унификации структуры учебника для облегчения процесса подготовки электронной версии. Это позволяет облегчить процесс обучения, прежде всего, для самого обучающегося.

Основой создания и развития единой информационно-образовательной среды, совершенствования информационных сред различных образовательных учреждений и направлений для повышения качества подготовки специалистов, научных исследований, межличностного и интеркультурного общения является развитие сетевых информационных, мультимедийных и компьютерных технологий обучения.

Таким образом, единая информационно–образовательная среда университета позволит существенно повысить качественный уровень деятельности системы образования, обеспечит создание условий профессионального и научно–исследовательского роста преподавателей, создаст благоприятные условия для расширения сотрудничества ведущих ученых и преподавателей университета с педагогическими коллективами образовательных учреждений города и области различного профиля, активизирует научно–творческую деятельность студентов и учащихся.

1.5 Информационные системы в образовании

В отечественной системе образования первые информационные системы создавались еще в 60-е годы.

Можно выделить следующие уровни управленческой деятельности с использованием ЭВМ в системе образования:

1) управление обучением и развитием отдельного учащегося;

2) управление учебным процессом в рамках одного учебного заведения;

3) управление работой группы родственных учебных заведений;

4) управление учебными заведениями по территориальному принципу;

5) управление системой образования страны.

На первом уровне задачи управления совпадают в значительной мере с задачами обучения с помощью компьютеров.

На втором уровне реальные успехи достигнуты прежде всего в вузах. С одной стороны, государственное высшее учебное заведение достаточно велико по контингенту учащихся и преподавателей и имеет достаточно большую материальную базу для того, чтобы использование компьютеров в управлении было экономически оправдано, с другой – в вузах, особенно технических, наличествуют достаточно профессионально подготовленные кадры для решения проблемы информатизации управления. При этом преследуются следующие цели:

· повышение качества подготовки специалистов за счет совершенствования управления со стороны ректората, деканатов, кафедр;

· повышение качества учебной, учебно–методической, научно–исследовательской деятельности на основе оперативной информации;

· повышение эффективности в разработке учебных планов и программ, составление расписания занятий, других видов аудиторной и внеаудиторной работы.

Традиционными программными подсистемами информационной системы управления вузом являются Абитуриент, Кадры, Учебные планы и программы, Зарплата, Стипендии, Текущая успеваемость, Нагрузки преподавателей, Сессия и другие.

Вместе с тем, эти подсистемы редко образуют единую информационную систему. Неразвитость информационной среды, отсутствие в большинстве вузов полноохватной локальной сети, материальные трудности, неподготовленность управленческого персонала и другие факторы препятствуют созданию систем типа «клиент–сервер» с единым администрированием, гарантией отсутствия противоречивых данных, защитой целостности и конфиденциальности данных.

1.6 Автоматизированные обучающие системы

Автоматизированные обучающие системы представляют собой комплексы научно–методической, учебной и организационной поддержки процесса обучения, проводимого на базе компьютерных, или информационных технологий. С позиций современной дидактики введение информационной среды и программного обеспечения внесло огромное количество новых возможностей во все области процесса обучения. Компьютерные технологии представляют собой принципиально новые средства обучения. За счет своего быстродействия и больших резервов памяти они позволяют реализовывать различные варианты сред для программированного и проблемного обучения, строить различные варианты диалоговых режимов обучения, когда так или иначе ответ учащегося реально влияет на ход дальнейшего обучения.

Вследствие этого современный педагог с неизбежностью должен осваивать новые образовательные подходы, опирающиеся на средства и методы индивидуального компьютерного обучения. В общем случае педагог получает доступ к компьютерным средствам, информационной среде и программным продуктам, предназначенным для обеспечения преподавательской деятельности. Все эти средства образуют комплексы автоматизированных обучающих систем.

В рамках автоматизированных информационных обучающих систем на сегодняшний день решается ряд задач обучения. В первую группу можно отнести задачи проверки уровня знаний, умений и навыков учащихся до и после обучения, их индивидуальных способностей, склонностей и мотиваций. Для таких проверок обычно используют соответствующие системы (батареи) психологических тестов и экзаменационных вопросов. К этой же группе относятся задачи проверки показателей работоспособности учащихся, что осуществляется путем регистрации таких психофизиологических показателей, как скорость реакции, уровень внимания и т.д.

Вторая группа задач связана с регистрацией и статическим анализом показателей усвоения учебного материала: заведение индивидуальных разделов для каждого учащегося, определение времени решения задач, определение общего числа ошибок и т.д. К этой же группе логично отнести решение задач управления учебной деятельностью. Например, задач по изменению темпа предъявления учебного материала или порядка предъявления учащемуся новых блоков учебной информации в зависимости от времени решения, типа и числа ошибок. Таким образом, эта группа задач направлена на поддержку и реализацию основных элементов программированного обучения.

Третья группа задач АОС связана с решением задач подготовки и предъявления учебного материала адаптации материала по уровням сложности, подготовки динамических иллюстраций, контрольных заданий, лабораторных работ самостоятельных работ учащихся. В качестве примера уровня таких занятий можно указать на возможности использования различных инструментов информационных технологий. Другими словами, использования программных продуктов, дающих возможность формирования различных сложных лабораторных и др. практических работ. Например, таких, как сборка «виртуального» осциллографа с последующей демонстрацией его возможностей по регистрации усилению или синхронизации различных сигналов. Аналогичные примеры из области химии могут касаться моделирования взаимодействия сложных молекул, поведения растворов или газов при изменение условий эксперимента.

Техническое обеспечение автоматизированных обучающих систем основано на локальных компьютерных сетях, включающих автоматизированные рабочие места (АРМ) учащихся, преподавателя и линии связи между ними. Рабочее место учащегося, кроме монитора (дисплея) и клавиатуры, может содержать принтер, такие элементы мультимедиа, как динамики, синтезаторы звуков, текстовые и графические редакторы. Цель этих всех технических и программных средств состоит в обеспечении учащихся средствами решения, справочным материалом и средствами регистрации ответов.

1.7 Модели обучения автоматизированных обучающих систем

В настоящее время разработано большое число электронных учебных материалов, в качестве которых выступают электронные учебники, электронные учебные пособия, автоматизированные обучающие системы и т.п. Существующие электронные учебные материалы решают те или иные задачи обучения с большей или меньшей эффективностью, которая определяется, прежде всего, степенью управляемости обучаемым в процессе обучения. В условиях нарастающего интереса, к созданию различных вариантов электронно–методических материалов возникает необходимость в классификации этих материалов с целью оценки их различия и определения области применения. Уже существует ряд классификаций обучающих систем по различным их свойствам. Однако нет классификации, отражающей управляемость обучаемого системой, что при расширяющемся использовании электронных учебных материалов, является важным на данный момент.

Предлагаемая ниже классификация ранжирует различные реализации электронных учебно–методических материалов по распределению ролей между обучаемым и системой, реализуемых ими в процессе обучения.

1. Технизация процесса обучения. Технологизация педагогических методов

Систематическими исследованиями проблем обучения первыми занялись психологи через изучение психофизиологических особенностей обучаемых. В психологии обучение понимается так же как в педагогике – усвоение обучаемым определенной системы знаний, умений и навыков. При этом, с точки зрения психологии, важную роль в обучении играет память, т.е. такие важнейшие психические процессы, как запоминание и забывание, характеризующие усвоение знаний. В результате экспериментов психологов, были получены различные коэффициенты и зависимости, на основе которых были созданы первые модели обучения (так, например, модель Эббингауза, детерминированная формула Терстоуна). Позднее данные модели были переведены в вероятностную форму. Данные модели используются разработчиками систем на последующих этапах развития моделей обучения.

Идея автоматизации учебного процесса на данном этапе сводилась к использованию, главным образом, различных технических средств обучения (ТСО), дополняющих учебный процесс. Все разработки были направлены на создание обучающей технической среды. При этом технологичность процесса обучения определялась объемом применения ТСО как дополнительного средства обучения. Постепенно исследователи переходили к идее применения ТСО не как дополнения учебного процесса, а как устройства, берущего на себя некоторые функции учителя. Т. к. ТСО не обладали свойством управления учебным процессом, реализация с их помощью функций учителя, т.е. замена учителя техническим средством для управления или сопровождения хотя бы части учебного процесса было невозможно. В результате исследователи пришли к необходимости осмыслить сам учебный процесс, формализовать его и описать как технологический процесс.

На данном этапе учебный процесс стал объектом исследований. Был исследован сам учебный процесс, а так же различные способы его организации, основанные на различных педагогических методах. При этом основной принцип построения учебного процесса заключался в системе последовательных, четко описанных действий, выполнение которых ведет к заранее запланированной цели. Первым результатом этих исследований и одновременно основой последующих моделей обучения в начале 60–х годов XX века стала модель программируемого обучения, представленная во множестве изданий. Сутью данной модели является адаптация учебного процесса под четко заданные цели. Цели представлены некоторым эталонным результатом, например, заданные правильные ответы. После сравнения результата с эталоном ставится оценка, которая является единственной характеристикой обучаемого. В зависимости от оценки выбирается следующий этап учебного процесса, при неудовлетворительной оценке могут быть выбраны и альтернативные способы изложения материала. Такие модели могут быть реализованы как линейными так и разветвленными схемами обучения. При использовании только одной характеристики обучаемого идея о построении его модели не рассматривается, объектом управления остается сам учебный процесс, уже внутри которого находится объект – обучаемый.

Данный этап охарактеризован реализацией идей программированного обучения в электронных учебно–методических материалах (например, АОС) на основе метода пакета прикладных программ. Основным принципом данного метода является разделение библиотеки стандартных программ и программ, управляющих ресурсами машины и библиотекой. Для взаимодействия пользователя с системой используется диалоговый компонент со специальным входным языком, позволяющим давать четкие команды вызова обучающей системе. Схема процесса обучения в АОС следующая: обучаемому предъявляется порция обучающей информации (ОИ), дается проверочное задание, осуществляется проверка правильности ответов и определяется следующая порция ОИ. При линейной схеме обучения план обучения задается разработчиками заранее с расчетом на среднего обучаемого и не корректируется в процессе обучения. Несколько позднее, реализовали разветвленные (более сложные) схемы обучения, в которых обучаемые были разделены на группы и план обучения задавался для каждой группы отдельно с расчетом на среднего обучаемого этой группы. Характеристикой обучаемого является номер его группы или оценка. Отнесение обучаемого к группе или оценка определяется только по его ответам. Метод ППП позволяет реализовать данные схемы: входной язык диалогового компонента достаточен для принятия ответов обучаемого, а программа, управляющая библиотекой, способна вызвать программы расчета оценок обучаемого и выбрать следующий этап учебного процесса.

АОС с разветвленными схемами обучения позволяли задавать индивидуально план обучения для каждой группы обучаемых, однако такие планы обучения все равно рассчитаны на среднего обучаемого, но уже для группы. Исследователи пришли к пониманию что для эффективного управления таким сложным объектом, как обучаемый, для которого невозможно заранее создать точной и полной траектории обучения, необходимо индивидуализировать процесс обучения для каждого обучаемого, а для этого системе необходимы знания об обучаемом, изучаемой им среде и возможностях управления учебным процессом.

Для получения большей эффективности управления обучаемым исследователи обратились к более глубокому изучению понятия «адаптации». Адаптация, как процесс приспособления к объекту управления имеет несколько иерархических уровней, соответствующие различным этапам управления обучаемым:

· Параметрическая адаптация реализуется путем подстройки значений параметров модели обучаемого под его текущее состояние.

· Структурная адаптация реализуется путем перехода от одной структуры к другой, структуры должны быть родственными между собой, но отличаться набором параметров и связей между ними. Например, при разветвленной схеме обучения для каждого типа обучаемого определена соответствующая модель, отличающаяся структурой с моделями других типов обучаемых. Такая структурная адаптация называется адаптацией по статической структуре. Другим способом реализации структурной адаптации является адаптация по функциональной структуре, что предполагает изменение функций управления программой обучения, т.е. изменение схемы взаимодействия системы и обучаемого. Функциональная структурная адаптация и адаптация по статической структуре так же могут быть реализованы системами «без памяти» и системами «с памятью».

· Адаптация объекта управления. Всякий объект представлен в системе ограниченной моделью, все не попавшие в модель параметры и структуры считаются внешней средой. Данная адаптация реализуется путем расширения модели за счет добавления в модель новых параметров или структур из внешней среды.

· Адаптация целей реализуется за счет выбора нового множества целей из множества возможных целей, определенных априори в системе. Все предыдущие уровни адаптации направлены на достижение целей, поставленных перед системой.

Для реализации всех рассмотренных уровней адаптации в моделях с разветвленной схемой обучения не хватало «знаний» об обучаемом. Это привело к созданию моделей обучения, в которых для управления процессом обучения используются модели об обучаемом наряду с наличием в системе экспертных знаний о предмете изучения и педагогических методах. Реализацией данного подхода стало появление в 1982 году новых структур обучающих систем на базе метода экспертных систем (ЭС).

Главным отличием данной модели обучения от предыдущих, является возможность не закладывать априори последовательность шагов обучения, т. к. она строится самой системой в процессе ее функционирования, что и позволяет строить для каждого обучаемого индивидуальный план обучения.

Данные обучающие системы способны выполнять параметрическую и структурную адаптации. Однако, в случае возникновения задачи, для решения которой у системы не достаточно знаний, задача остается не решенной. Это говорит о не достаточности параметров в структуре моделей обучаемого или несоответствии цели, преследуемой системой, целям объекта обучения. В данных системах экспертные знания о предмете и методах изучения должны быть полными, проектироваться априори и в процессе обучения не изменяться. Кроме того, работа системы направлена на достижение одной фиксированной, априори определенной цели обучения. Это делает невозможным реализацию адаптации целей обучения и тем более адаптацию объекта обучения.

В рамках мультиагентного подхода рассматривается возможность реализации адаптации всех уровней, что позволит обеспечить управление объектом – обучаемым на всех этапах процесса обучения.

Основа этого подхода – построение системы как совокупности агентов (агенты пользователя, агенты преподавателя, агенты лекций и даже агенты отдельных объектов знания: определений понятий и правил, задач, методов, результатов, лабораторных работ, комментариев и т.д.). Каждый из агентов имеет семантическое описание своего поля деятельности (свою структуру, свои знания), и соответствует экспертной системе с традиционной структурой. Агент обладает всеми свойствами экспертных систем, а так же памятью своей деятельности. Основная идея применения агентов заключается в том, что каждый агент имеет собственные ресурсы для достижения собственных целей, взаимодействия с другими агентами и разрешения конфликтов с целями других агентов для достижения общей цели. Это позволяет свободно выбирать те цели, которые преследуются на данный момент объектом управления, и соответственно целям выбирать тот эталон (представленный соответствующим агентом), соответствие которому достигается моделью обучаемого на данный момент.

Движущей силой систем, основанных на мультиагентном подходе, является способность агентов вести переговоры. При этом их коммуникация основана на семантических сообщениях (самого высокого уровня), а не на заранее предопределенных сообщениях низшего порядка. Переговоры необходимы для одновременного выполнения функций агентов, когда разные агенты, возможно, имеют разные взаимоисключающие цели и намерения, разные возможности в своих виртуальных мирах, обладают различной информацией. Вопросы взаимодействия агентов разной архитектуры решены применением соответствующего языка коммуникации агентов (ACL) и языка обмена информацией, которые дают возможность агентам эффективно понимать друг друга несмотря на разницу в подходах их построения и функционирования.

Мультиагентная система реализует распределенное управление, которое может быть как централизованным, так и децентрализованным.

Централизованное управление выполняется центральным устройством управления, который формирует коллективы агентов и распределяет все возникающие задачи между агентами коллектива.

При децентрализованном управлении известны разные варианты реализации систем, одним из них является применение «контрактной системы» управления. При реализации данного подхода, вершинами сети агентов является множество независимых управляющих агентов (исполнителей), которые обладают информацией о том, какие задачи они способны решать, какие средства использовать, с какими агентами и как взаимодействовать при решении задачи. При возникновении конкретной задачи агент происходят переговоры между агентами и выясняется какой агент какую часть задачи может решить. С помощью такого процесса происходит распределение решения задачи. Все агенты независимы, т.е. исходное состояние графа до начала решения задачи представляет изолированные между собой вершины. Все связи устанавливаются только в процессе функционирования системы при решении задач. Использованию данного подхода препятствует отсутствие эффективного глобального управления работой такой системы, несмотря на то, что такой подход обладает гибкостью и модифицируемостью обучающей системы.

Таким образом, для каждой конкретной задачи обучения составляется определенный коллектив агентов, что говорит о смене структуры и целей решающей системы в зависимости от поставленной задачи. Формирование коллективов агентов для решения задач обучения позволяет реализовать любой уровень адаптации, т.к. эта процедура предполагает формирование каждый раз структуры системы, ее представления об объекте управления, т.е. обучаемом и целей обучающей системы, адаптируемые под цели, преследуемые на данный момент объектом управления.

1.8 Обзор информационных систем обучения

Систематические исследования в области компьютерной поддержки процесса обучения имеют более чем 30–летнюю историю. За этот период в США, Канаде, Англии, Франции, Японии, России и ряде других стран было разработано большое количество компьютерных систем учебного назначения, ориентированных на различные типы ЭВМ

Сферы применения компьютерных средств поддержки процесса обучения гораздо шире, чем только учебные заведения. Это крупные промышленные предприятия, военные и гражданские организации, ведущие самостоятельную подготовку и переподготовку кадров. Кроме того, в цивилизованных странах становится уже стандартом снабжать новые сложные машины и технологии компьютерными обучающими системами, облегчающими и ускоряющими процесс их освоения и внедрения. За рубежом разработку "мягкого" компьютерного продукта учебного назначения (методических и программно–информационных средств) считают весьма дорогостоящим делом в силу его высокой наукоемкости и необходимости совместной работы высококвалифицированных специалистов: психологов, преподавателей-предметников, компьютерных дизайнеров. Несмотря на это, многие зарубежные крупные фирмы финансируют проекты создания компьютерных учебных систем в учебных заведениях и ведут собственные разработки в этой области.

В методологическом плане разработка и использование компьютерных средств поддержки обучения, в первую очередь – "мягкого" продукта, с самого начала развивались по двум направлениям, слабо связанным между собой. Первое направление опирается в своей основе на идеи программированного обучения. В его рамках разрабатываются и эксплуатируются автоматизированные обучающие системы (АОС) по различным учебным дисциплинам. Ядром АОС являются так называемые авторские системы, позволяющие преподавателю–разработчику вводить свой учебный материал в базу данных и программировать с помощью специальных авторских языков или других средств алгоритмы его изучения. Характерными представителями АОС, построенных на алгоритмах программированного обучения, длительное время являлись: за рубежом система PLATO, в нашей стране семейство АОС ВУЗ. С начала 90–х годов в России и странах СНГ распространяются инструментальные среды для создания компьютерных курсов на ПЭВМ типа IBM PC зарубежного (Private Tutor, LinkWay, Costoc) и отечественного производства: АДОНИС, АСОК, УРОК и др.

Второе направление компьютеризации обучения является как бы вторичным приложением "мягкого" продукта компьютеризации различных отраслей человеческой деятельности (науки, техники, экономики и др.). Это отдельные программы, пакеты программ, элементы автоматизированных систем (АСУ, САПР, АСНИ, АСУП и др.), предназначенные для автоматизации трудоемких расчетов, оптимизации, исследования свойств объектов и процессов на математических моделях и т.п. Применение таких программных систем в учебном процессе носит более массовый характер, чем использование универсальных АОС, как в нашей стране, так и за рубежом, но, в силу своей разобщенности в содержательном плане и отсутствия единой дидактической платформы, менее известно, систематизировано и обобщено в научно–методической литературе. Среди многочисленных работ в нашей стране по адаптации отраслевых программных разработок для целей обучения определенной системностью и попытками дидактических и технических обобщений выделяются работы по созданию учебно–исследовательских САПР и АСНИ.

С начала 80-х годов интенсивно развивается новое направление в компьютеризации обучения – интеллектуальные обучающие системы (ИОС), основанные на работах в области искусственного интеллекта. Существенной частью ИОС являются модели обучаемого, процесса обучения, предметной области, на основе которых для каждого обучаемого может строиться рациональная стратегия обучения. Базы знаний ИОС могут содержать наряду с формализованными знаниями экспертные знания в предметных областях и в сфере обучения.

"Персональная революция" 80-х гг. принесла в сферу обучения не только новые технические, но и дидактические возможности. Это доступность ПЭВМ, простота диалогового общения и, конечно же, графика. Применение графических иллюстраций в учебных компьютерных системах позволяет не только увеличить скорость передачи информации обучаемому и повысить уровень ее понимания, но и способствует развитию таких важных для специалиста любой отрасли качеств, как интуиция, профессиональное "чутье", образное мышление. А на рынке компьютерных технологий появляются еще более перспективные для целей профессиональной подготовки технические и программные новинки. Это оптические внешние запоминающие устройства на компакт-дисках CD-ROM (Compact Disk Read Only Memory) с большими объемами памяти (сотни мегабайт), инструментальные программные средства гипертекста, мульти– и гипермедиа, системы "виртуальной реальности".

Компьютер, снабженный техническими средствами мультимедиа, позволяет широко использовать дидактические возможности графики и звука. С помощью систем гипертекста можно создавать перекрестные ссылки в массивах текстовой информации, что облегчает поиск нужной информации по ключевым словам, выделенным в тексте. Системы гипермедиа позволяют связать друг с другом не только фрагменты текста, но и графику, оцифрованную речь, звукозаписи, фотографии, мультфильмы, видеоклипы и т.п.

Использование таких систем позволяет создавать и широко тиражировать на лазерных компакт-дисках "электронные" руководства, справочники, книги, энциклопедии.

Развитие информационных телекоммуникационных сетей дает новый импульс системам дистанционного обучения, обеспечивает доступ к гигантским объемам информации, хранящимся в различных уголках нашей планеты.

Новые аппаратные и программные средства, наращивающие возможности компьютера, переход в разряд анахронизма понимания его роли как вычислителя постепенно привели к вытеснению термина "компьютерные технологии" термином "информационные технологии". Под этим термином понимают процессы накопления, обработки, представления и использования информации с помощью электронных средств. Так, суть информатизации образования определяют как создание условий учащимся для свободного доступа к большим объемам активной информации в базах данных, базах знаний, электронных архивах, справочниках, энциклопедиях.

Следуя этой терминологии, можно определить информационные технологии обучения (ИТО) как совокупность электронных средств и способов их функционирования, используемых для реализации обучающей деятельности. В состав электронных средств входят аппаратные, программные и информационные компоненты, способы применения которых указываются в методическом обеспечении ИТО.

Впечатляющий прогресс в развитии аппаратных и инструментальных программных средств ИТО предоставляет хорошие технические возможности для реализации различных дидактических идей. Однако, как показывает анализ отечественных и зарубежных компьютерных систем учебного назначения, ряд из них по своим дидактическим характеристикам нельзя назвать даже удовлетворительными. Дело в том, что уровень качества "мягкого" продукта учебного назначения закладывается на этапе его проектирования при подготовке учебного материала для наполнения баз данных АОС и электронных учебников, при создании сценариев учебной работы с компьютерными системами моделирующего типа, при разработке задач и упражнений и т.п.

К сожалению, методические аспекты ИТО отстают от развития технических средств. Да это и неудивительно, поскольку в методическом плане ИТО интегрируют знания таких разнородных наук, как психология, педагогика, математика, кибернетика, информатика. Разработка средств ИТО для поддержки профессионального образования осложняется еще и необходимостью хорошо знать содержание предметной области и учитывать присущую ей специфику обучения. Именно отставание в разработке методологических проблем, "нетехнологичность" имеющихся методик являются одними из основных причин разрыва между потенциальными и реальными возможностями ИТО.

Теперь рассмотрим некоторые примеры информационных систем обучения и попытаемся выяснить наиболее актуальные технологии построения ИСО на сегодняшний день.

Сначала рассмотрим методические аспекты технологии создания "мягкого" продукта учебного назначения, положенные в основу системы Комплексов Автоматизированных ДИдактических Средств (системы КАДИС), разработанной и развиваемой в центре новых информационных технологий при Самарском государственном аэрокосмическом университете (СГАУ).

В комплексе обобщаются опыт и результаты многолетних исследований по компьютерной поддержке инженерной подготовки. Эти исследования были начаты в конце 70-х гг. на кафедре конструкции и проектирования летательных аппаратов СГАУ.

Одна из первых версий инструментальной среды получила название системы автоматизированного проектирования автоматизированных учебных курсов (САПР АУК). В дальнейшем, несмотря на расширение ее функций от разработки АУК до подготовки целостных комплексов, включающих набор АУК, тренажеров, учебных ППП, это название было сохранено.

В состав САПР АУК входят следующие компоненты: учебное пособие, АУК для освоения и закрепления методики проектирования учебных комплексов, программные средства, информационное обеспечение.

Информационное обеспечение САПР АУК включает базы данных двух типов: базы данных с учебным материалом и журнал. Учебный материал содержит для каждого АУК блоки информации, упражнения, словарь терминов и понятий с их синонимами и определениями, условия вызова подключаемых программ (тренажеров, учебных ППП и т.п.). В журнале накапливается статистика по работе учащихся со всеми АУК.

Программные средства САПР АУК реализуют четыре вида интерфейсов: учащихся, преподавателей–пользователей и преподавателей–разработчиков учебных комплексов, администратора САПР АУК. Структурно все программы также можно разделить на четыре основные части: "проигрыватель" учебных комплексов, обеспечивающий работу учащихся и преподавателей-пользователей; инструментальную оболочку, позволяющую преподавателям-разработчикам наполнять базу данных учебных комплексов; набор программных утилит, реализующих некоторые дополнительные функции в работе преподавателей–разработчиков; утилиты администратора САПР АУК.

Томский Государственный университет является разработчиком очень многих интересных систем обучения. В том числе одна из достаточно интересных и простых разработок – Виртуальный университет. Первые версии информационной системы обучения являлись «локальными» и похожими на нашу систему.

На сегодняшний день наиболее востребованными и эффективными информационными системами обучения являются “сетевые” системы управления обучением (LMS) и системы управления содержимым обучения (LCMS).

Вслед за развитием систем управления сайтом (CMS – Content Management System), стали появляться специализированные системы, в частности для управления обучением.

В англоязычной литературе можно встретить следующую аббревиатуру систем управления обучением:

· LMS – Learning Management System (системауправленияобучением);

· CMS – Course Management System (системауправлениякурсами);

· LCMS – Learning Content Management System (системауправленияучебнымматериалом);

· MLE – Managed Learning Environment (оболочка для управления обучением);

· LSS – Learning Support System (система поддержки обучения);

· LP – Learning Platform (образовательная платформа);

· VLE – Virtual Learning Environments (виртуальныесредыобучения).

Основным фундаментом электронного обучения обычно являются системы LMS и LCMS. LMS предполагает автоматизацию административного управления учебным процессом, а LCMS – автоматизацию управления содержимым (контентом) учебного процесса, хотя на практике границы между этими системами весьма относительны.

Обе системы управляют содержанием курсов и отслеживают результаты обучения. Оба инструмента могут управлять и отслеживать контент, вплоть до уровня учебных объектов. Но система управления обучением, в то же время, может управлять процессом смешанного обучения, составленного из онлайнового контента, мероприятий в учебных классах, встреч в виртуальных учебных классах и т.п. В противовес этому, система управления учебным контентом может руководить содержимым на уровень ниже учебного объекта, что позволяет перестраивать и перенаправлять онлайн-контент. Некоторые LCMS умеют динамически строить учебные объекты в соответствии с профилями пользователей или стилями обучения.

Таким образом, система управления обучением обеспечивает инфраструктуру, позволяющую любому образовательному учреждению планировать, проводить и управлять учебными программами любых форматов на выбор. Она также поддерживает многочисленные средства разработки курсов и легко интегрируется с популярными системами управления содержимым обучения. В этой роли, как катализатор общей учебной среды, LMS может интегрировать в LCMS учебные объекты через технические спецификации и стандарты, а также нести ответственность за управление учебным контентом, включая проигрывание и проверки, хранение контент–репозитория, соединение и разъединение объектов контента, внедрение объектов контента в смешанные процессы, сбор результатов обучения по отдельным курсам.

В недавнем прошлом все электронные обучающие ресурсы создавались с использованием специфичных инструментальных средств, требующих свою среду разработки и функционирования. Разработчики курсов или должны были изучить эти инструментальные средства, или работать с программистами, имеющими опыт работы с ними. Содержимое разрабатывалось заново от курса к курсу и требовалось много сил на разработку и испытания курса.

Learning Content Management System отделяет контент от средств доставки контента. Содержимое может быть создано однократно и доставлено многочисленными способами. LCMS также устраняет потребность в специализированных навыках программирования, поскольку позволяет авторам вставлять содержание в предварительно запрограммированные шаблоны. Поскольку контент создается в виде небольших объектов, разработчики могут повторно использовать содержимое, созданное другими авторами, экономя при этом время на разработку, а также обеспечивая доставку непротиворечивой информации обучающимся.

Таким образом, в связи с бурным ростом объёма информации, интенсивности ее потока возникают трудности в усвоении материала, подготовке учебных и методических материалов. Для устранения вышеизложенных недостатков необходим совершенно новый подход, стиль и новая методика, основанная на использования самых современных информационно-педагогических технологий, где значительный упор делается на возможности современных информационных систем и телекоммуникаций.

Новый подход организации учебного процесса, установления контакта между преподавателем и студентом состоит в том, что преподаватель теперь все в большей степени выполняет функцию координатора. У преподавателя появляется возможность введения коррекции на отклонение от идеальной траектории перехода с одного этапа в следующий. Расширяются возможности обучаемого, т.е. теперь у него появляется возможность войти и в мир знаний преподавателя, воспользоваться базой знаний, виртуальными библиотеками, установить контакт с виртуальными преподавателями, а также произвести объективную самооценку формируемых знаний.

Рассмотрим наиболее популярные LMS на сегодняшний момент:

MOODLE – Modular Object–Oriented Dynamic Learning Environment.

· Официальный сайт: www.moodle.org

· Платформа: PHP, MySQL, PostgreSQL

Дизайн и разработка Moodle направляются особой философией обучения, которую можно вкратце назвать "педагогика социального конструкционизма" (social constructionist pedagogy).

Конструкционизм утверждает, что обучение особенно эффективно, когда учащийся в процессе обучения формирует что–то для других. Это может быть что угодно, от высказывания утверждения или написания сообщения в интернет до более комплексных произведений, таких как картина, дом или пакет программ.

Например, вы можете прочесть эту страницу несколько раз, и всё равно на завтра ничего не помнить. Но если вы попытаетесь объяснить эти идеи кому–нибудь другому своими словами или изготовить слайд–презентацию, объясняющую эти концепции, Вы лучше поймёте их и лучше интегрируете в свои собственные идеи. Вот почему люди делают конспекты во время лекций, даже если никогда не читают их потом.

· Официальный сайт: www.claroline.net

· Поддержка: IMS/SCORM спецификаций

· Языки приложения: PHP, JAVA

· СУБД: MySQL

· Лицензия: GNU General Public License (GPL)

· Поддержка русского языка: есть

· Демонстрационный сайт: http://demo.opensourcecms.com/claroline/

Приложение было создано в Бельгии институте педагогики и мультимедиа католического университета в Лувене.

Платформа построения сайтов дистанционного обучения, основанная на ветке (fork) Claroline. Ветка представляет собой клон свободно распространяемого программного продукта, созданный с целью изменить приложение-оригинал в том или ином направлении.

Dokeos – результат работы некоторых членов первоначальной команды разработчиков Claroline, которые задумали:

· изменить ориентацию приложения. Теперь оно подойдет скорее организациям, чем университетам.

· организовать (скорее выставить на продажу) набор дополнительных сервисов для платформы. Название Dokeos относится как к приложению, так и к сообществу, которое предлагает набор различных сервисов к платформе: хостинг, интегрирование контента, разработка дополнительных модулей, тех. поддержка и т.д.

Dokeos бесплатен поскольку лицензия Claroline (GNU/GPL) предполагает, что ветки подпадают под ту же лицензию. Поскольку ветка была выделена недавно, оба приложения сейчас относительно похожи друг на друга, хотя некоторые различия в эргономике, построении интерфейса, функционале уже начинают проявляться.

Система создана канадскими разработчиками. Включает в себя весь необходимый e–learning инструментарий. Есть русскоязычная версия.

· Официальный сайт: www.atutor.ca

· Поддержка: IMS/SCORM

· Языки приложения: PHP, JAVA

· СУБД: MySQL

· Лицензия: GNU General Public License (GPL)

· Поддержка русского языка: есть

· Демонстрационный сайт: http://www.atutor.ca/atutor/demo/login.php

· Официальный сайт: http://www.lamscommunity.org

· Языки приложения: Java

· СУБД: MySQL

· Лицензия: GNU General Public License (GPL)

· Поддержка русского языка: нет

· Демонстрационный сайт: http://lamsinternational.com/demo/intro_to_lams.html

Спецификация IMS Learning Design была подготовлена в 2003 году. В ее основу положены результаты работы Открытого университета Нидерландов (Open University of the Netherlands – OUNL) по языку образовательного моделирования «Educational Modelling Language» (EML), при помощи которого описывается «метамодель» разработки учебного процесса.

На основе данной спецификации была создана «Система управления последовательностью учебных действий» Learning Activity Management System (LAMS). LAMS предоставляет преподавателям визуальные средства для разработки структуры учебного процесса, позволяющие задавать последовательность видов учебной деятельности.

LAMS представляет собой революционно новое приложение для создания и управления электронными образовательными ресурсами. Она предоставляет преподавателю интуитивно понятный интерфейс для создания образовательного контента, который может включать в себя различные индивидуальные задания, задания для групповой работы и фронтальную работу с группой обучаемых.

· Официальный сайт: http://www.olat.org

· Стандарты: SCORM/IMS (IMS Content Packaging, IMS QTI)

· Языки приложения: Java

· СУБД: MySQL, PostgreSQL

· Лицензия: GNU General Public License (GPL)

· Поддержка русского языка: есть

· Демонстрационный сайт: http://demo.olat.org

Разработка системы началась еще в 1999 году в University of Zurich, Switzerland, где она является основной образовательной платформой электронного обучения.

Open Architecture Community System это система для разработки масштабируемых, переносимых образовательных ресурсов. Она является основой для многих компаний и университетов, занимающихся использованием технологий электронного обучения.

· Официальный сайт: http://openacs.org

· СУБД: ORACLE

· Лицензия: GNU General Public License (GPL)

· Поддержка русского языка: есть

Таким образом современные широкомасштабные информационные системы обучения представляют собой сетевые информационные среды обучения, которые могут быть реализованы как при дистанционном обучении, так и при очной форме.

2. Разработка алгоритма обучения и компонентов информационной системы

2.1 Концепция ИС

Целью дипломной работы является создание программного обеспечения – информационной системы обучения по курсу «Компьютерные сети».

Проанализировав существующие системы обучения и учитывая специфику разработка нашей информационной системы обучения должна включать в себя:

– разработку концепции;

– проектирование ИС;

– разработку репозитория;

– разработку эргономического интерфейса для работы с данными курса;

– разработку системы управления курсом;

– тестирование.

Пользователями системы являются студенты, которые заходят под своим логином и паролем и изучают материал по курсу «Компьютерные сети», а затем проходят тестирование для контроля изученного материала.

Также система содержит настройки администратора, доступные при входе под администраторскими логином и паролем. Администратор имеет возможность настраивать списки пользователей, а также управлять списком тем курса и тестовых модулей.

Общую структуру проекта можно представить следующим образом:

Рис. 3. Общая структура ИС обучения

Данная ИС обучения предназначена для более удобного управления электронным учебником по компьютерным сетям и тем самым повышения эффективности обучения и самообучения по данному направлению.

Для работы информационной системы не требуется никакого специализированного программного обеспечения.

2.2 Проектирование ИС

После определения концепции проекта необходимо смоделировать основные структурные компоненты, их взаимосвязи и процессы, происходящие в нашей информационной системе. Для этого предназначено большое количество диаграмм, которые позволяют наглядно в соответствии со стандартами построения информационных систем изобразить необходимые компоненты системы.

Рассмотрим несколько базовых диаграмм:

1. Диаграмма прецедентов отражает взаимодействие вариантов использования системы и действующих лиц. Она отражает требования к системе с точки зрения пользователя. Помогает провести анализ требований, который подразумевает выделение процессов и требований и их формулировку.

Заказчиком формулируются требования к информационной системе, разработчик изучает автоматизируемый процесс, при этом выявляет основные характеристики будущей системы – составляет спецификации.

Рис. 4 Диаграмма прецедентов

2. Диаграмма компонентов показывает, как выглядит модель на физическом уровне. На ней изображаются компоненты программного обеспечения системы и связи между ними.

Рис. 5. Диаграмма компонентов

2.3 Разработка структуры базы данных

База данных информационной системы обучения представляет собой набор текстовых файлов, в которых содержится структурированная информация по списку пользователей, их результатах обучения, темам курса обучения, тестовому набору.

2.4 Разработка интерфейса обучающего курса

Теоретический материал курса представлен в виде гипертекстовых страниц – наиболее удобной форме представления электронных ресурсов. Все главы курса имеют единый стиль оформления и строятся по шаблону: оглавление темы в виде гиперссылок и сам текст главы с большим количеством иллюстраций, контрольные вопросы в конце каждой темы.

Рис. 6. Пример страницы курса

Разработка web-приложения велась с помощью следующих средств: язык гипертекстовой разметки HTML, каскадные таблицы стилей CSS. Для создания гипертекстовых страниц и элементов каскадных таблиц стилей использовался редактор Macromedia Dreamveawer.

Гипертекстовый курс встраивается в среду Delphi с помощью специализированного компонента – веб–браузера.

Рис. 7. Компонент «веб–браузер» среды Delphi

Интерфейс тестового комплекса полностью реализован на Delphi. Материал для тестов берется из специальной базы – текстовых файлов. Варианты тестовых наборов генерируются случайным образом. Тестовый материал представлен в виде вопросов с четырьмя вариантами ответа, из которых один правильный.

Рис. 8. Тестовый комплекс системы

После прохождения теста осуществляется вывод результатов.

Рис. 9. Страница результатов теста

В зависимости от результатов обучающийся может перейти на новый уровень обучения, то есть ему станет доступно изучение новой темы, или, в случае неудовлетворительного результата, продолжит изучение существующей.

2.5 Разработка системы управления курсом

При реализации информационной системы обучения мы придерживались следующих принципов:

· использовалась итерационная (спиральная) модель разработки, т.к. полное завершение работ на каждом из этапов жизненного цикла не обязательно;

· в процессе разработки информационной системы было необходимо тесное взаимодействие с заказчиком и пользователями системы;

· использовалась объектная модель разработки программного обеспечения ИС;

· разработка велась с помощью средств визуальной разработки приложений;

· тестирование и развитие проекта осуществлялось одновременно с разработкой.

В ходе проектирования и разработки информационной системы была применена методология RAD.

Методология разработки информационных систем, основанная на использовании средств быстрой разработки приложений, получила в последнее время широкое распространение и приобрела название методологии быстрой разработки приложений – RAD (Rapid Application Development).

Данная методология охватывает все этапы жизненного цикла современных информационных систем.

RAD – это комплекс специальных инструментальных средств быстрой разработки прикладных информационных систем, позволяющих оперировать с определенным набором графических объектов, функционально отображающих отдельные информационные компоненты приложений.

Под методологией быстрой разработки приложений обычно понимается процесс разработки информационных систем, основанный на трех основных элементах:

· небольшой команде программистов (обычно от 2 до 10 человек);

· тщательно проработанный производственный график работ, рассчитанный на сравнительно короткий срок разработки (от 2 до 6 мес.);

· итерационная модель разработки, основанная на тесном взаимодействии с заказчиком – по мере выполнения проекта разработчики уточняют и реализуют в продукте требования, выдвигаемые заказчиком.

Основные принципы методологии RAD можно свести к следующему:

· используется итерационная (спиральная) модель разработки;

· полное завершение работ на каждом из этапов жизненного цикла не обязательно;

· в процессе разработки информационной системы необходимо тесное взаимодействие с заказчиком и будущими пользователями;

· необходимо применение CASE–средств и средств быстрой разработки приложений;

· необходимо применение средств управления конфигурацией, облегчающих внесение изменений в проект и сопровождение готовой системы;

· необходимо использование прототипов, позволяющее полнее выяснить и реализовать потребности конечного пользователя;

· тестирование и развитие проекта осуществляются одновременно с разработкой;

· разработка ведется немногочисленной и хорошо управляемой командой профессионалов;

· необходимы грамотное руководство разработкой системы, четкое планирование и контроль выполнения работ.

CASE-технологии (Computer Aided Software/System Engineering) охватывают обширную область поддержки многочисленных технологий проектирования информационных систем: от простых средств анализа и документирования до полномасштабных средств автоматизации, покрывающих весь жизненный цикл программного обеспечения.

Обычно к CASE-средствам относят любое программное средство, автоматизирующее ту или иную совокупность процессов жизненного цикла и обладающее следующими основными характерными особенностями:

· использование специальным образом организованного хранилища проектных метаданных (репозитория);

· мощные графические средства для описания и документирования информационных систем, обеспечивающие удобный интерфейс с разработчиком и развивающие его творческие возможности;

· интеграция отдельных компонент CASE–средств, обеспечивающая управляемость процессом разработки ИС;

Таким образом, исходя из особенностей данных технологий наиболее широко и эффективно в обучении возможно применять именно CASE–средства. Важным фактором, влияющим на успех внедрения подобных систем, является методологический системный подход к их проектированию и реализации. В основе такого подхода лежит использование CASE–технологий, позволяющих выполнять моделирование информационной системы на всех фазах ее разработки: на стадии структурного анализа, проектирования и реализации.

В качестве основного CASE-средства для разработки нашей системы была выбрана среда визуальной разработки Borland Delphi. Основными преимуществами данной среды являются:

· Быстрота и легкость разработки приложения. · Высокая производительность разработанного приложения · Низкие требования разработанного приложения к ресурсам компьютера. · Наращиваемость за счет встраивания новых компонент и инструментов в среду Delphi. · Возможность разработки новых компонент и инструментов собственными средствами Delphi (существующие компоненты и инструменты доступны в исходных текстах) · Удобное выстраивание иерархии объектов и тем самым структуры системы

Теперь рассмотрим структуру нашей системы управления курсом:

Рис. 10. Структура программного обеспечения информационной системы управления обучением

Главная страница представляет собой окно с названием системы и полями ввода логина и пароля для авторизации в системе и работы под своим профилем.

Рис. 11. Заголовочное окно информационной системы

Далее мы попадаем в окно, содержащее краткую информацию о курсе «Компьютерные сети» и выбор тем курса для изучения. Причем в данном окне отображаются только те темы, которые доступны конкретному пользователю в результате прохождения контрольного тестирования. Например, если пользователь зашел в информационную систему первый раз, то в списке тем будет лишь первая.

Рис. 12. Окно выбора тем курса

Также в данном окне можно посмотреть свою статистику обучения, а именно: количество баллов, полученных в результате контрольного тестирования по каждой теме, а также статистику группы пользователей в сравнении со своей, где отображается время нахождения внутри курса, количество пройденных тем и общее количество набранных баллов.

После выбора нужной темы и нажатия на кнопку «Загрузить» мы попадаем в режим обучения.

Рис. 13. Окно обучения по выбранной теме.

В данное окно встроен браузер, который позволяет достаточно просто и удобно отображать нужную информацию для чтения. Кнопки, расположенные на панели инструментов, позволяют переместиться назад вперед по тексту, распечатать текст и перейти на страницу контроля знаний, которая рассмотрена выше.

В системе существует также администраторский раздел, который открывается при наборе на главной форме администраторского логина и пароля.

Рис. 14. Окно с настройками системы

Здесь имеется инструмент для управления пользователями, а также списком тем курса.

2.7 Тестирование ИС

Тестирование осуществлялось одновременно с разработкой системы (согласно методологии RAD).

Тестирование информационной системы предполагает проверку корректности работы приложения при введении данных.

Тестирование на допустимость вводимых значений подразумевает проверку корректности вводимых данных. Например, при запуске системы происходит проверка вводимого и имеющегося в системе логина и пароля регистрации пользователя.

Таким образом, вследствие применения методологии RAD конфигурационное управление и управление изменениями ИС достаточно легко осуществимо. Это может способствовать модернизации и развитию информационной системы обучения.

В результате выполнения дипломной работы была создана информационная система обучения по курсу «Компьютерные сети».

Для создания программного обеспечения ИС использовалась среда визуального проектирования Delphi, сам курс реализован с помощью технологий гипертекста.

Информационная система включает в себя средства для управления курсом (администраторский раздел), средства для обучения и контроля по курсу, а также средства отображения статистической информации.

Таким образом, основная цель дипломной работы достигнута и данная система готова к использованию и последующим модернизациям в современных условиях в РГГУ.

1. Алиев В.С. Информационные технологии и системы финансового менеджмента: учеб. пособие. – М.: «ФОРУМ»: ИНФРА–М, 2007. – 320 с.

2. Гук М. Аппаратные средства локальных сетей. Энциклопедия. – Спб: Издательство «Питер», 2000 – 576 c.

3. Долятовский В.А., Долятовская В.Н. Исследование систем управления: Учебное-практическое пособие. – Москва: ИКЦ «МарТ», 2003 – 256 с.

4. Емельянова Н.З., Партыка Т.Л., Попов И.И. Основы построения автоматизированных информационных систем: Учебное пособие. – М: ФОРУМ: ИНФОРМА–М, 2007 – 416 с.

5. Колисниченко Д.Н. Сделай сам компьютерную сеть: монтаж, настройка, обслуживание – Спб.: Наука и Техника, 2004 – 400 с.

6. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы. В.Г. Олифер, Н.А. Олифер. – Спб.: Питер, 2001. – 672 с.

7. Компьютерные сети. 4-е изд./Э. Таненбаум – Спб.: Питер, 2003 – 992 с.

8. Новиков Ю.В., Кондратенко С.В. Локальные сети: архитектура, алгоритмы, проектирование. М.: ЭИОТ, 2000 – 312 с.

9. Новые педагогические и информационные технологии в системе образования: Учеб. пособие для студ. пед. вузов и системы повыш. квалиф. пед.кадров/ Под ред. Е.С. Полат. – М.: Издательский центр «Академия», 2001.– 272 с.

10. Пантер М., Синипер Р.Б. Проектирование и внедрение компьютерных сетей. Учебный курс. – 2–е изд., перераб. и доп: Пер. с англ. – Спб.: БХВ– Петербург, 2004. – 752 с.

11. Саак А.Э, Пахомов Е.В., Тюшняков В.Н. Информационные технологии управления: Учебник для вузов. – Спб.: Питер, 2005. – 320 с.

12. Семакин И.Г. Информационные системы и модели. Элективный курс: Учебный пособие / И.Г. Семакин, Е.К. Хеннер. – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2005. – 303 с.

13. Соловов А.В. Дидактика и технология электронного обучения в системе КАДИС // "Индустрия образования". 6. – М.: МГИУ, 2002, – с. 54–64.

14. Хортон У., Хортон К. Электронное обучение: инструменты и технологии / Пер. с англ. – М.: КУДИЦ–ОБРАЗ, 2005. – 640 с.

Исходные коды модулей информационной системы

1. Модуль начальной страницы

Dialogs, StdCtrls, ExtCtrls, jpeg;

Tzagl = class(TForm)

Button1: TButton;

Button2: TButton;

{ Private declarations }

{ Public declarations }

fil,fil1:textfile;

uses Unit19, Unit44, tester_, Unit4;

procedure Tzagl.Button1Click(Sender: TObject);

var s,s1,s2,log,pas:string;i:integer;k:boolean;

while not eof(fil) do

if (s[i] = "*") then

if (s[i] = "&") then

if (edit1.text=log)and(edit2.Text=pas) then

ElektKursInf.show;

if (s[i] <> "&")and(s[i] <> "*") then s1:=s1+s[i];

if (edit1.Text="admin")and(edit2.Text="pasw") then

if k then showmessage("Введитеверныелогинипароль");

procedure Tzagl.Button2Click(Sender: TObject);

var s3,s4:string;

if (edit1.text<>"")and(edit2.Text<>"") then begin

s3:=edit1.text+"*"+edit2.text+"&";

writeln(fil,s3);

s4:=edit1.text+"*0&0$0#";

writeln(fil1,s4);

closefile(fil1);

showmessage("Вы успешно зарегистрированы!")

else showmessage("Введителогинипароль!")

procedure Tzagl.FormCreate(Sender: TObject);

assignfile(fil,"bd\user.txt");

2. Модуль выбора темы курса

Menus, StdCtrls, DBCtrls, ExtCtrls, Db, Provider, DBClient, MConnect;

TElektKursInf = class(TForm)

Button1: TButton;

ListBox1: TListBox;

ListBox2: TListBox;

Button2: TButton;

Button3: TButton;

ListBox3: TListBox;

procedure Exit1Click(Sender: TObject);

procedure ComboBox1Change(Sender: TObject);

procedure Button1Click(Sender: TObject);

procedure Button2Click(Sender: TObject);

procedure Button3Click(Sender: TObject);

{ Private declarations }

{ Public declarations }

ElektKursInf: TElektKursInf;

fil1,fil:textfile;

uses Unit44, Unit1, Unit3, Unit5;

procedure TElektKursInf.Exit1Click(Sender: TObject);

ElektKursInf.Hide;

procedure TElektKursInf.FormClose(Sender: TObject;

var Action: TCloseAction);

ElektKursInf.Hide;

procedure TElektKursInf.FormShow(Sender: TObject);

var i,j:integer;s0,s,s2,k:string;

while not eof(fil) do

assignfile(fil,"bd\path.txt");

while not eof(fil) do

Listbox1.Items.Add(s0+s);

assignfile(fil,"bd\themes.txt");

while not eof(fil) do

Listbox3.Items.Add(s);

Label3.Caption:="Здравствуйте, "+zagl.Edit1.Text+". Вы работаете с учебным курсом "Компьютерные сети""; //ComboBox1.ItemIndex:= 0;

assignfile(fil1,"bd\result.txt");

while not eof(fil1) do

readln(fil1,s2);

for i:=1 to length(s2) do begin

if (s2[i] = "*") then begin

if s=zagl.Edit1.Text then begin

while s2[j]<>"#" do begin

if s2[j]="&" then k:=s2;

closefile(fil1);

{showmessage(k);}

if k="1" then begin

if k="2" then begin

listbox2.items.Add(listbox3.Items.Strings);

listbox2.items.Add(listbox3.Items.Strings);

if k="3" then begin

listbox2.items.Add(listbox3.Items.Strings);

listbox2.items.Add(listbox3.Items.Strings);

listbox2.items.Add(listbox3.Items.Strings);

if k="4" then begin

listbox2.items.Add(listbox3.Items.Strings);

listbox2.items.Add(listbox3.Items.Strings);

listbox2.items.Add(listbox3.Items.Strings);

listbox2.items.Add(listbox3.Items.Strings);

if k="5" then begin

listbox2.items.Add(listbox3.Items.Strings);

listbox2.items.Add(listbox3.Items.Strings);

listbox2.items.Add(listbox3.Items.Strings);

listbox2.items.Add(listbox3.Items.Strings);

listbox2.items.Add(listbox3.Items.Strings);

if k="6" then begin

listbox2.items.Add(listbox3.Items.Strings);

listbox2.items.Add(listbox3.Items.Strings);

listbox2.items.Add(listbox3.Items.Strings);

listbox2.items.Add(listbox3.Items.Strings);

listbox2.items.Add(listbox3.Items.Strings);

listbox2.items.Add(listbox3.Items.Strings);

if k="7" then begin

listbox2.items.Add(listbox3.Items.Strings);

listbox2.items.Add(listbox3.Items.Strings);

listbox2.items.Add(listbox3.Items.Strings);

listbox2.items.Add(listbox3.Items.Strings);

listbox2.items.Add(listbox3.Items.Strings);

listbox2.items.Add(listbox3.Items.Strings);

listbox2.items.Add(listbox3.Items.Strings);

listbox2.ItemIndex:=0;

procedure TElektKursInf.ComboBox1Change(Sender: TObject);

{with ClientElektKurs do

while not EOF do

ListBox2.items.add(FieldByName("Kurs").AsString);

procedure TElektKursInf.Button1Click(Sender: TObject);

ListBox1.ItemIndex:=ListBox2.ItemIndex;

Form37.WebBrowser1.Navigate(ListBox1.Items.Strings);

//Form37.ComboBox1.Text:=ListBox1.Items.Strings;

Form37.ToolButton2.Enabled:=false;

Form37.ToolButton3.Enabled:=false;

Button1.Enabled:=false;

Label3.Caption:="";

//ElektKursInf.Hide;

procedure TElektKursInf.Button2Click(Sender: TObject);

procedure TElektKursInf.Button3Click(Sender: TObject);

3. Модули статистики по группам и индивидуально

Windows, Messages, SysUtils, Variants, Classes, Graphics, Controls, Forms,

Dialogs, StdCtrls, Grids;

TForm3 = class(TForm)

StringGrid1: TStringGrid;

procedure FormShow(Sender: TObject);

procedure StringGrid1Click(Sender: TObject);

{ Private declarations }

{ Public declarations }

procedure TForm3.FormShow(Sender: TObject);

StringGrid1.Cells:="Логин";

StringGrid1.Cells:="Время обучения(мин.)";

StringGrid1.Cells:="Количество пройденных тем";

StringGrid1.Cells:="Количествобаллов";assignfile(fil1,"bd\result.txt");

while not eof(fil1) do

readln(fil1,s2);

for j:=1 to length(s2) do begin

if s2[j]="*" then begin

StringGrid1.Cells:=s;

if s2[j]="&" then begin

s0:=strtofloat(s)/60000;

StringGrid1.Cells:=floattostr(s0);

if s2[j]="$" then begin

StringGrid1.Cells:=s;

if s2[j]="#" then begin

StringGrid1.Cells:=s;

StringGrid1.RowCount:=i;

closefile(fil1);

Windows, Messages, SysUtils, Variants, Classes, Graphics, Controls, Forms,

TForm5 = class(TForm)

StringGrid1: TStringGrid;

procedure FormShow(Sender: TObject);

{ Private declarations }

{ Public declarations }

s,s1,s2,s3:string;

procedure TForm5.FormShow(Sender: TObject);

StringGrid1.Cells:="1 тема";

StringGrid1.Cells:="2 тема";

StringGrid1.Cells:="3 тема";

StringGrid1.Cells:="4 тема";

StringGrid1.Cells:="5 тема";

StringGrid1.Cells:="6 тема";

StringGrid1.Cells:="7 тема";

while not eof(fil1) do

readln(fil1,s2);

for j:=1 to length(s) do begin

if s[j]="*" then begin

while s[i]<>"*" do begin

if s[i]="!" then begin

StringGrid1.Cells:=s3;

if s[i]="$" then begin

StringGrid1.Cells:=s3;

if s[i]="#" then begin

StringGrid1.Cells:=s3;

if s[i]="%" then begin

StringGrid1.Cells:=s3;

if s[i]="^" then begin

StringGrid1.Cells:=s3;

if s[i]="@" then begin

StringGrid1.Cells:=s3;

if s[i]="~" then begin

StringGrid1.Cells:=s3;

if s[j]="~" then s1:="";

closefile(fil1);

4. Модуль обучения по курсу

Windows, Messages, SysUtils, Classes, Graphics, Controls, Forms, Dialogs,

OleCtrls, SHDocVw, ToolWin, ComCtrls, StdCtrls, ExtDlgs, ExtCtrls, Menus;

HTMLID_FIND = 1;

HTMLID_VIEWSOURCE = 2;

HTMLID_OPTIONS = 3;

TForm37 = class(TForm)

WebBrowser1: TWebBrowser;

StatusBar1: TStatusBar;

ProgressBar1: TProgressBar;

OpenDialog1: TOpenDialog;

CoolBar1: TCoolBar;

ToolBar1: TToolBar;

ToolButton2: TToolButton;

ToolButton3: TToolButton;

ToolButton6: TToolButton;

ComboBox1: TComboBox;

ToolButton8: TToolButton;

ToolButton1: TToolButton;

PopupMenu1: TPopupMenu;

procedure ComboBox1KeyDown(Sender: TObject; var Key: Word;

Shift: TShiftState);

procedure ToolButton1Click(Sender: TObject);

procedure ToolButton2Click(Sender: TObject);

procedure ToolButton3Click(Sender: TObject);

procedure ToolButton4Click(Sender: TObject);

procedure ToolButton5Click(Sender: TObject);

procedure ToolButton6Click(Sender: TObject);

procedure WebBrowser1StatusTextChange(Sender: TObject;

const Text: WideString);

procedure WebBrowser1ProgressChange(Sender: TObject; Progress,

ProgressMax: Integer);

procedure FormClose(Sender: TObject; var Action: TCloseAction);

procedure ToolButton7Click(Sender: TObject);

procedure FormShow(Sender: TObject);

procedure WebBrowser1BeforeNavigate2(Sender: TObject;

procedure WebBrowser1NavigateComplete2(Sender: TObject;

procedure ToolButton8Click(Sender: TObject);

procedure N1Click(Sender: TObject);

{ Private declarations }

{procedure ExecWB(cmdID: OLECMDID; cmdexecopt:OLECMDEXECOPT); overload;}

{ Public declarations }

Form37: TForm37;

z,time1:integer;m:string;

uses Unit19, kontr;

procedure TForm37.ComboBox1KeyDown(Sender: TObject; var Key: Word;

Shift: TShiftState);

{if Key = VK_RETURN then

WebBrowser1.Navigate(ComboBox1.Text);}

procedure TForm37.ToolButton1Click(Sender: TObject);

{ if OpenDialog1.Execute then

WebBrowser1.Navigate(OpenDialog1.FileName);

ComboBox1.Text:= OpenDialog1.FileName;

timer1.Enabled:=false;

procedure TForm37.ToolButton2Click(Sender: TObject);

WebBrowser1.GoBack;

ToolButton3.Enabled:=true;

procedure TForm37.ToolButton3Click(Sender: TObject);

if z>–1 then WebBrowser1.GoForward else ToolButton3.Enabled:=false;

procedure TForm37.ToolButton4Click(Sender: TObject);

WebBrowser1.Stop;

procedure TForm37.ToolButton5Click(Sender: TObject);

WebBrowser1.Refresh;

procedure TForm37.ToolButton6Click(Sender: TObject);

PostData, Headers: OLEvariant;

WebBrowser1.ExecWB(OLECMDID_PRINT, OLECMDEXECOPT_DODEFAULT, PostData,Headers);

procedure TForm37.WebBrowser1StatusTextChange(Sender: TObject;const Text: WideString);

StatusBar1.SimpleText:= Text;

procedure TForm37.WebBrowser1ProgressChange(Sender: TObject; Progress,ProgressMax: Integer);

ProgressBar1.Max:= ProgressMax;

ProgressBar1.Position:= Progress;

procedure TForm37.FormClose(Sender: TObject; var Action: TCloseAction);

timer1.Enabled:=false;

ElektKursInf.Show;

procedure TForm37.ToolButton7Click(Sender: TObject);

const CGID_WebBrowser: TGUID = "{ED016940–BD5B–11cf–BA4E–00C04FD70816}";

CmdTarget: IOleCommandTarget;

vaIn, vaOut: OleVariant;

PtrGUID: PGUID;}

PtrGUID^ := CGID_WebBrowser;

if WebBrowser1.Document <> nil then

WebBrowser1.Document.QueryInterface(IOleCommandTarget, CmdTarget);

if CmdTarget <> nil then

CmdTarget.Exec(PtrGUID, HTMLID_FIND, 0, vaIn, vaOut);

CmdTarget._Release;

Dispose(PtrGUID);}

procedure TForm37.FormShow(Sender: TObject);

timer1.Enabled:=true;

Form37.Caption:=ElektKursInf.ListBox2.Items.Strings;

procedure TForm37.WebBrowser1BeforeNavigate2(Sender: TObject;

const pDisp: IDispatch; var URL, Flags, TargetFrameName, PostData,

Headers: OleVariant; var Cancel: WordBool);

procedure TForm37.WebBrowser1NavigateComplete2(Sender: TObject;

const pDisp: IDispatch; var URL: OleVariant);

Combobox1.Text:=WebBrowser1.LocationURL;

if (ElektKursInf.ListBox1.Items.Strings<>WebBrowser1.LocationURL)then ToolButton2.Enabled:=true else ToolButton2.Enabled:=false;

procedure TForm37.ToolButton8Click(Sender: TObject);

procedure TForm37.Timer1Timer(Sender: TObject);

time1:=time1+timer1.interval;

procedure TForm37.N1Click(Sender: TObject);

5. Модуль контрольного тестирования

SysUtils, WinTypes, WinProcs, Messages, Classes, Graphics, Controls,

Forms, Dialogs, StdCtrls, ExtCtrls,

TForm1 = class(TForm)

// альтернативныеответы

// радиокнопкивыбораответа

RadioButton1: TRadioButton;

RadioButton2: TRadioButton;

RadioButton3: TRadioButton;

RadioButton4: TRadioButton;

Image1: TImage; // областьвыводаиллюстрации

Button1: TButton;

RadioButton5: TRadioButton;

procedure FormActivate(Sender: TObject);

procedure Button1Click(Sender: TObject);

procedure RadioButtonClick(Sender: TObject);

// Эти объявления вставлены сюда вручную

procedure VoprosToScr;

procedure ShowPicture; // выводитиллюстрацию

procedure ResetForm; // "очистка" формы перед выводом очередного вопроса

procedure FormCreate(Sender: TObject);

procedure Timer1Timer(Sender: TObject);

procedure FormClose(Sender: TObject; var Action: TCloseAction);

procedure FormShow(Sender: TObject); // результаттестирования

{ Private declarations }

{ Public declarations }

Form1: TForm1; // форма

uses Unit19, Unit1, Unit44;

N_LEV=4; // четыре уровня оценки

N_ANS=4; // четыре варианта ответов

f,fil1:TextFile;

fn:string; // имяфайлавопросов

level:array of integer; // сумма, соответствующаяуровню

mes:array of string; // сообщение, соответствующееуровню

score:array of integer; // оценказавыборответа

summa:integer; // набраноочков

vopros:integer; // номертекущеговопроса

otv:integer; // номер выбранного ответа

// вывод информации о тесте

procedure Tform1.Info;

Form1.Caption:= s;

if s <> "."

then buf:= buf +s + #13;

Procedure GetLevel;

if buf <> "." then begin

mes[i]:=buf; // сообщение

readln(f,level[i]); // оценка

// масштабированиеиллюстрации

Procedure TForm1.ShowPicture;

w,h: integer; // максимально возможные размеры картинки

// вычислить допустимые размеры картинки

w:=ClientWidth–10;

– Panel1.Height –10

– Label5.Height – 10;

// вопросы

if Label1.Caption <> ""

then h:=h–Label1.Height–10;

if Label2.Caption <> ""

then h:=h–Label2.Height–10;

if Label3.Caption <> ""

then h:=h–Label3.Height–10;

if Label4.Caption <> ""

then h:=h–Label4.Height–10;

// если размер картинки меньше w на h,

// тоонанемасштабируется

Image1.Top:=Form1.Label5.Top+Label5.Height+10;

if Image1.Picture.Bitmap.Height > h

then Image1.Height:=h

else Image1.Height:= Image1.Picture.Height;

if Image1.Picture.Bitmap.Width > w

then Image1.Width:=w

else Image1.Width:=Image1.Picture.Width;

Image1.Visible:= True;

// вывестивопрос

Procedure TForm1.VoprosToScr;

ifn:string; // файлиллюстрации

vopros:=vopros+1;

caption:="Вопрос " + IntToStr(vopros);

if (s <> ".") and (s <> "\")

then buf:=buf+s+" ";

until (s =".") or (s ="\");

Label5.caption:=buf; // вывести вопрос

{Иллюстрацию прочитаем, но выведем только послетого, как прочитаем альтернативные ответыи определим максимально возможный размеробласти формы, который можно использоватьдля ее вывода.}

if s <> "\"

then Image1.Tag:=0 // к вопросу нет иллюстрации

else // к вопросу есть иллюстрация

ifn:=copy(s,2,length(s));

Image1.Picture.LoadFromFile(ifn);

on E:EFOpenError do

// Читаем варианты ответов

repeat // читаем текст варианта ответа

if (s<>".") and (s <> ",")

then buf:=buf+s+" ";

until (s=",")or(s=".");

// прочитан альтернативный ответ

score[i]:= StrToInt(s);

1: Label1.caption:=buf;

2: Label2.caption:=buf;

3: Label3.caption:=buf;

4: Label4.caption:=buf;

// здесь прочитана иллюстрация и альтернативные ответы

// текст вопроса уже выведен

if Image1.Tag =1 // есть иллюстрация к вопросу

then ShowPicture;

// выводальтернативныхответов

if Form1.Label1.Caption <> ""

if Form1.Image1.Tag =1

then Label1.top:=Image1.Top+Image1.Height+10

else Label1.top:=Label5.Top+Label5.Height+10;

RadioButton1.top:=Label1.top;

Label1.visible:=TRUE;

RadioButton1.visible:=TRUE;

if Form1.Label2.Caption <> ""

Label2.top:=Label1.top+ Label1.height+10;

RadioButton2.top:=Label2.top;

Label2.visible:=TRUE;

RadioButton2.visible:=TRUE;

if Form1.Label3.Caption <> ""

Label3.top:=Label2.top+ Label2.height+10;

RadioButton3.top:=Label3.top;

Label3.visible:=TRUE;

RadioButton3.visible:=TRUE;

if Form1.Label4.Caption <> ""

Label4.top:=Label3.top+ Label3.height+10;

RadioButton4.top:=Label4.top;

Label4.visible:=TRUE;

RadioButton4.visible:=TRUE;

Procedure TForm1.ResetForm;

begin // сделать невидимыми все метки и радиокнопки

Label1.Visible:=FALSE;

Label1.caption:="";

Label1.width:=ClientWidth–Label1.left–5;

RadioButton1.Visible:=FALSE;

Label2.Visible:=FALSE;

Label2.caption:="";

Label2.width:=ClientWidth–Label2.left–5;

RadioButton2.Visible:=FALSE;

Label3.Visible:=FALSE;

Label3.caption:="";

Label3.width:=ClientWidth–Label3.left–5;

RadioButton3.Visible:=FALSE;

Label4.Visible:=FALSE;

Label4.caption:="";

Label4.width:=ClientWidth–Label4.left–5;

RadioButton4.Visible:=FALSE;

Label5.width:=ClientWidth–Label5.left–5;

Image1.Visible:=FALSE;

// определение достигнутого уровня

procedure TForm1.Itog;

buf:="Результаты тестирования"+ #13

+"Всего баллов: "+ IntToStr(summa);

while (summa < level[i]) and (i

buf:=buf+ #13+mes[i];

Label5.caption:=buf;

procedure TForm1.FormActivate(Sender: TObject);

// щелчокнакнопке Button1

procedure TForm1.Button1Click(Sender: TObject);

var s,s2,s1,s3,s4,s5,s6,s7,k,tim1:string;i,j,l,l1,l2:integer;tim:integer;

case Button1.tag of

RadioButton5.Checked:=TRUE;

// выводпервоговопроса

Timer1.Enabled:=true;

Gauge1.Visible:=true;

Button1.Enabled:=False;

1: begin // выводостальныхвопросов

summa:=summa+score;

RadioButton5.Checked:=TRUE;

Button1.Enabled:=False;

then VoprosToScr

summa:=summa+score;

Button1.caption:="Ok";

Form1.caption:="Результат";

Button1.Enabled:=TRUE;

Itog; // вывестирезультат

2: begin // завершениеработы

Timer1.Enabled:=false;

assignfile(fil1,"bd\result.txt");

while not eof(fil1) do

readln(fil1,s2);

closefile(fil1);

for i:=1 to length(s) do begin

if (s[i] = "*") then begin

if s1=zagl.Edit1.Text then begin

while s[j]<>"#" do begin

if s[j]="&" then begin

tim:=time1+StrToInt(s3);

delete(s,i+1,j–1–i–1);

tim1:=FloatToStr(tim);

insert(tim1,s,i+1);

if s[j]="$" then begin

if summa>=7 then begin

l:=StrToInt(s)+1;

delete(s,j–1,1);

s7:=IntToStr(l);

insert(s7,s,j–1);

else l:=StrToInt(s);

if summa>=7 then begin

s5:=s+s;

l2:=StrToInt(s5);

delete(s,j+1,2);

s6:=IntToStr(l2);

if length(s6)=1 then s6:=" "+s6;

insert(s6,s,j+1);

if (s[i]="#") then s1:="";

for i:=1 to length(s) do

if s[i]="#" then begin

writeln(fil1,s4);

closefile(fil1);

assignfile(fil1,"bd\result1.txt");

while not eof(fil1) do

readln(fil1,s2);

closefile(fil1);

for i:=1 to length(s) do begin

if (s[i] = "*") then begin

//showmessage(s1);

if s1=zagl.Edit1.Text then begin

while s[j]<>"~" do begin

if (s[j]="!")and(l=1)and(summa>StrToInt(s)) then begin

delete(s,j–1,1);

s6:=IntToStr(summa);

insert(s6,s,j–1);

if (s[j]="$")and(l=2)and(summa>StrToInt(s)) then begin

delete(s,j–1,1);

s6:=IntToStr(summa);

insert(s6,s,j–1);

if (s[j]="#")and(l=3)and(summa>StrToInt(s)) then begin

delete(s,j–1,1);

s6:=IntToStr(summa);

insert(s6,s,j–1);

if (s[j]="%")and(l=4)and(summa>StrToInt(s)) then begin

delete(s,j–1,1);

s6:=IntToStr(summa);

insert(s6,s,j–1);

if (s[j]="^")and(l=5)and(summa>StrToInt(s)) then begin

delete(s,j–1,1);

s6:=IntToStr(summa);

insert(s6,s,j–1);

if (s[j]="@")and(l=6)and(summa>StrToInt(s)) then begin

delete(s,j–1,1);

s6:=IntToStr(summa);

insert(s6,s,j–1);

if (s[j]="~")and(l=7)and(summa>StrToInt(s)) then begin

delete(s,j–1,1);

s6:=IntToStr(summa);

insert(s6,s,j–1);

if (s[i]="~") then s1:="";

for i:=1 to length(s) do

if s[i]="~" then begin

writeln(fil1,s4);

closefile(fil1);

ElektKursInf.Button1.Enabled:=true;

// Процедура обработки события OnClick

// длякомпонентов RadioButton1–RadioButton4

procedure TForm1.RadioButtonClick(Sender: TObject);

if sender = RadioButton1

else if sender = RadioButton1

else if sender = RadioButton3

Button1.enabled:=TRUE;

// обеспечиваетнастройкукомпонентов

procedure TForm1.FormCreate(Sender: TObject);

Image1.AutoSize:= False;

Image1.Proportional:= True;

RadioButton1.Visible:= False;

procedure TForm1.Timer1Timer(Sender: TObject);

Gauge1.Progress:=Gauge1.Progress+1;

if Gauge1.Progress=100 then begin

summa:=summa+score;

Button1.caption:="Ok";

Form1.caption:="Результат";

Button1.Enabled:=TRUE;

Itog; // вывестирезультат

Timer1.Enabled:=false;

procedure TForm1.FormClose(Sender: TObject; var Action: TCloseAction);

ElektKursInf.Button1.Enabled:=true;

procedure TForm1.FormShow(Sender: TObject);

var z:integer;s0:string;

assignfile(fil,"bd\path1.txt");

while not eof(fil) do

fn:=copy(s0,9,length(s0))+IntToStr(ElektKursInf.ListBox1.ItemIndex+1)+IntToStr(z)+".txt";

assignfile(f,fn);

on EFOpenError do

ShowMessage("Файлтеста "+fn+" ненайден.");

Button1.caption:="Ok";

Button1.Enabled:=TRUE;

В отечественной системе образования первые информационные системы управления создавались еще в 60-е годы.

Можно выделить следующие уровни управленческой деятельности с использованием ЭВМ в системе образования:

• 1) управление обучением и развитием отдельного учащегося;
• 2) управление учебным процессом в рамках одного учебного заведения;
• 3) управление работой группы родственных учебных заведений;
• 4) управление учебными заведениями по территориальному принципу;
• 5) управление системой народного образования страны.

На первом уровне задачи управления совпадают в значительной мере с задачами обучения с помощью компьютеров; этим вопросам посвящен параграф 5 данной главы.

На втором уровне реальные успехи достигнуты прежде всего в вузах. С одной стороны, государственное высшее учебное заведение достаточно велико по контингенту учащихся и преподавателей и имеет достаточно большую материальную базу для того, чтобы использование компьютеров в управлении было экономически оправдано, с другой - в вузах, особенно технических, наличествуют достаточно профессионально подготовленные кадры для решения проблемы информатизации управления. При этом преследуются следующие цели:

• *повышение качества подготовки специалистов за счет совершенствования управления со стороны ректората, деканатов, кафедр;
• *повышение качества учебной, учебно-методической, научно-исследовательской деятельности на основе оперативной информации;
• *повышение эффективности в разработке учебных планов и программ, составлении расписания занятий, других видов аудиторной и внеаудиторной работы.

Традиционными программными подсистемами информационной системы управления вузом являются Абитуриент, Кадры, Учебные планы и программы, Зарплата, Стипендии, Текущая успеваемость. Нагрузки преподавателей. Сессия и другие. Подобные программы используются в большинстве вузов России.

Вместе с тем, эти подсистемы редко образуют единую информационную систему управления. Неразвитость информационной среды, отсутствие в большинстве вузов полноохватной локальной сети, материальные трудности, неподготовленность управленческого персонала и другие факторы препятствуют созданию систем типа «клиент - сервер» с единым администрированием, гарантией отсутствия противоречивых данных, защитой целостности и конфиденциальности данных.

Что же касается построения современных информационных систем управления в образовании на территориальном уровне и в масштабах страны в целом, то эта задача является актуальной и находится в стадии решения. В Национальном докладе России на II Международном конгрессе ЮНЕСКО «Образование и информатика», проходившем в Москве в июле 1996 г., говорится:

«В рамках реформы системы образования России идет и реформа управления системой, поиск наиболее рациональных соотношений централизации и децентрализации управления...

Для управления качеством учебного процесса создаются информационные системы мониторинга и государственных образовательных стандартов.

Информатизация образования требует весьма значительных материальных и финансовых ресурсов, сравнимых по объему с годовым национальным доходом страны. Поэтому в России на практике реализуется, так называемая, островная информатизация, что означает

• *выделение в системе образования ключевых организационных, учебных, социальных и управленческих структур, допускающих интегральную информатизацию и способных служить «островами», начиная с которых может развертываться процесс глобальной информатизации образования;
• * организацию проведения и обеспечения в этих подструктурах процесса системной интеграции информационных технологий;
• *создание и поддержку условий, обеспечивающих по принципу цепной реакции распространение процесса разработки, развития и использования информационных технологий с «островов» информатизации на систему образования.»

В докладе также подчеркивается, что важнейшим условием информатизации образования является создание современной информационной среды, обеспечение доступа для системы образования России к современным информационным супермагистралям, к международным базам данных в области образования.

Примером того, какой может быть региональная информационная система управления в образовании при наличии достаточных ресурсов и развитой информационной среды, служит административная компьютерная система образовательного округа Jefferson County Public School в штате Кентукки, США. Указанный округ схож по количеству учащихся и территории (375 кв. миль) с небольшим российским регионом. Система обслуживает учреждения общего образования (школы, органы управления) и 7 региональных университетов, обеспечивает службу администрации округа информационными ресурсами и непосредственно поддерживает образовательный процесс. Ее основные функции:

• *разгрузить учителей и администраторов от рутинной бумажной работы и освободить им время для работы с учащимися;
• *предсказывать будущие потребности в ресурсах, позволяя управлению образованием округа быть активным и принимать опережающие решения;
• *обеспечивать абсолютно все ресурсы, данные по грантам, региональным и федеральным программам, связанным с образованием, учащимися и школьным окружением.

Деятельность системы поддерживается региональной сетью, интегрирующей в себе большой центральный сервер на основе компьютера DPS8000 (класса main frame, с возможностью параллельно реагировать в диалоговом режиме реального времени на сотни запросов), пять мини-компьютеров BULL, поддерживающих коммуникации с центральным сервером, несколько тысяч персональных компьютеров и терминалов в школах и районных органах образования. Сеть работает под управлением ОС UNIX; она способна поддерживать передачу видео, звуковых, графических и текстовых данных.

Архитектурно сеть представляет собой звездообразную конструкцию с 14 подузлами, к которым подключены абоненты (порядка 1800 терминалов и 4000 телефонов по данным на 1996 г.). Абоненты подключены к подузлам низкоскоростными линиями связи на 9,6 кбайт/с, а подузлы связаны с центральным узлом микроволновыми линиями (через радиомодемы) со скоростью передачи данных 56 кбайт/с (после 1996 г. указанные скорости, скорее всего, как это планировалось, существенно увеличены).

Пользователи системы находятся более чем в 150 зданиях школ и административных центров. В число пользователей входят не только учебные заведения, но и родители, различные фирмы. На 1996 г. число пользователей равнялось примерно 3500 (учреждений и отдельных лиц). За 1995 г. система обслужила 250 000 транзакций.

Одна из основных функций системы - сбор данных обо всем, что связано с образованием (прежде всего в округе, но не только). Процесс сбора данных децентрализован. Пользователи вводят или актуализируют данные непосредственно с рабочих мест в школах или административных офисах. Собранные данные становятся немедленно доступными сообществу пользователей с соблюдением разумных ограничений по конфиденциальности и уровню; ограничения регулируются системой паролей пользователей при доступе к центральной базе данных.

Есть группа данных (и весьма обширных как по перечню, так и по объему), которые учебные заведения обязаны предоставлять в базу с установленной регулярностью (некоторые данные - практически ежедневно). Для этого в школах округа есть специальные должностные лица. К этим данным относятся

• * демографическая информация по учащимся;
• * результаты обучения;
• * здоровье учащихся;
• * школьный транспорт (в США доставка детей в школы и домой обязательна);
• * квалификация учителей и другие.

В самом компьютерном центре функционирует служба централизованного сканирования данных. Она вводит в систему представляющие интерес данные, пришедшие иным, не электронным, путем. Эта же служба готовит весьма объемистые общие отчеты для управления образованием округа (раз в 6 недель), готовит материалы для централизованного тестирования учащихся, выделяет пароли новым пользователям и делает другую необходимую работу. Служба готова в любой момент предоставить пользователям упорядоченные данные по сотням стандартных форм (скажем, по обучению взрослых - 107 форм, по посещаемости школ - 77 форм).

Весьма существенна для пользователей реализованная в обсуждаемой системе концепция интеграции данных. Данные доступны пользователю независимо от того, в какой форме и с помощью какого программного обеспечения они готовились. Данные также интегрированы по отношению к разнородным компьютерам сети. Пользователю безразлично, с какой машины и в каком формате к нему пришли запрашиваемые данные, они должны быть доступны ему по запросу без дальнейших усилий по перекодированию и т.п. Система первоначально не обладала таким качеством и это резко снижало ее практическую полезность. Все сказанное позволяет понять, почему общая стоимость используемого системой программного обеспечения оценивается в 90 млн. долларов.

Система развивается в следующих направлениях:

• *движение от main frame к распределенным серверам;
• *поддержка транзакций с большим объемом передаваемых данных;
• *опережающее развитие среднего звена системы, базирующегося на UNIX, поддержка на этом уровне специальных транзакций (библиотечных, предпринимательских, служб социального сервиса и т.д.).

В настоящее время информационные системы сфере образования выступают одним из ведущих факторов формирования личности. Понятие информации является основополагающим в этом процессе. Любая деятельность человека представляет собой процесс сбора и переработки информации, принятия на ее основе решений и их выполнения. С появлением современных средств вычислительной техники информация стала выступать в качестве одного из важнейших ресурсов научно-технического прогресса. Информация содержится в человеческой речи, текстах книг, журналов и газет, сообщениях радио и телевидения, показаниях приборов и т.д. Человек воспринимает информацию с помощью органов чувств, хранит и перерабатывает ее с помощью мозга и центральной нервной системы. Понятие информации используется во всех сферах: науке, технике, культуре, социологии и повседневной жизни. Конкретное толкование элементов, связанных с понятием информации, зависит от метода конкретной науки, цели исследования или просто от наших представлений .

Мир сильно изменился, особенно в последнее столетие. Наука продвинулась в познании природы, появилась и развилась промышленность с огромным количеством узкоспециализированных отраслей, потребовавших широчайшей кооперации в планетарном масштабе. Этот процесс стремительно нарастает и будет нарастать еще стремительнее, потому что в его основе лежат объективные законы развития человеческой цивилизации. Обществу неожиданно понадобились миллионы профессионалов в очень узких областях науки и техники и, одновременно, миллионы управляющих, способных управлять хозяйством в этих сложнейших условиях. А ведь нужно еще обеспечить постоянное повышение квалификации этих миллионов!.

Система образования сегодня не имеет права, как на заре столетия, строить обучение на усвоении суммы готовых знаний, на переливании опыта цивилизаций из старого сосуда в новый. Поэтому практически во всех развитых странах сделан резкий поворот на обучение умению самостоятельно добывать нужную информацию, вычленять проблемы и искать пути их рационального решения, уметь критически анализировать получаемые знания и применять их для решения новых задач. Идеальная система обучения должна:

• - Сформировать у обучающегося желание учиться и цель обучения.
• - Поддерживать мотивацию к обучению и творческой деятельности.
• - Обеспечить каждого учащегося индивидуально-адаптированными учебными пособиями.
• - Дать каждому учащемуся возможность занятий по индивидуальному графику.
• -Непрерывно оценивать результаты обучения.

Целью образования сегодня не может быть насыщение обучаемого как можно большим количеством готовых, строго отобранных, соответствующим образом организованных знаний, умений и навыков. Наши ученики должны сами уметь добывать необходимые знания. Для решения этой цели необходимо воспользоваться и дидактическими свойствами, которые нам представляют новые информационные технологии.

Под дидактическими свойствами технологий понимаются те их стороны (свойства), которые могут использоваться с дидактическими целями в учебно-воспитательном процессе. Для компьютерных информационных технологий - это, в первую очередь:

• - подготовка, хранение, систематизация, обработка и распечатка;
• - информации;
• - демонстрация информации на экране дисплея;
• - возможность использовать новейшие информационные технологии;
• - подключение к любым электронным банкам и базам данных;
• - передача и прием информации с компьютера на компьютер;
• - синхронный обмен информацией с партнером (общение);
• -получение информации от любого количества источников;
• - передача сообщений одновременно любому числу абонентов;
• - синхронный обмен информацией с партнерами;
• - передача информации непосредственно на компьютер другим участникам конференция;
• - прием информации от участников конференции;
• - возможность размещения и хранения своего сообщения без точного указания адресата.

Что представляет собой обычный хороший учебник? Это много различных текстов (страниц, параграфов, разделов), в конце которых даны вопросы для самопроверки. Кроме того, в каждом тексте автор обычно делает ссылки на другие тексты. Оглавление (список текстов с указанием их начальных страниц-адресов) и внутритекстовые ссылки являются элементами, объединяющими все это в единый учебник. Если учебник предназначен для очных групповых занятий, то к нему обязательно пишется методическое пособие для учителя - как проводить занятия. Если учебник предназначен для самостоятельных занятий (самоучитель), то методические советы включаются в учебник. Электронный учебник сделан точно так же, как и обычный, но все тексты и методические материалы в электронном виде хранятся на каком-либо машинном носителе информации. Все тексты перенумерованы, номер каждого текста связан с его адресом хранения, значит, на каждый текст можно сослаться указанием его номера. На экране компьютера ссылки на другие тексты оформляются выделением (цветом, заливкой, шрифтом) отдельного слова или предложения. Каждой ссылке соответствует номер (т.е. адрес) другого текста. Кроме обычного учебного материала, электронный учебник включает в себя также систему тестов для самопроверки, блок накопления и обработки статистических данных о реальном протекании процесса обучения (например, график обучения, ошибки и т.д.) и программу настройки (адаптации) обучающего курса на личность обучаемого .

В электронных курсах действуют две системы контроля знаний. Первая предназначена для индивидуализации (адаптации) курса обучения, вторая - для аттестации обучаемого. Обе системы позволяют производить адаптивный выбор следующего вопроса в зависимости от правильности предыдущих ответов и возможность создания различных заданий из одного набора вопросов. В аттестационных системах, кроме того, используется адаптивная схема выбора вопросов для оптимального определения уровня знаний учащегося. Сочетание гипертекстовых учебных пособий и системы электронного контроля знаний, базирующиеся на технологиях Интернета, позволяют, в перспективе, создать единую обучающую среду, адаптирующуюся под уровень знаний и, фактически, создающую индивидуальный "электронный учебник" для каждого обучающегося.

Образование и Интернет - это особая тема для разговора. Как показывают исследования и практика, Интернет помогает учителям повысить эффективность трех важных элементов педагогического процесса: индивидуальной помощи ученикам, распространения информации и привлечения учащихся к активной работе . Во-первых, электронная почта обеспечивает прямой контакт учителя и ученика. Обмениваясь сообщениями, они могут общаться не только в классе, но и после занятий, в любое удобное для них время. Во-вторых, Web-узлы являются более действенным средством распространения образовательной информации, чем лекции и доклады. Преподаватель размещает текст лекции и иллюстрации на своей домашней Web-странице, а ученики спокойно, не спеша, читают информацию, не отвлекаясь на то, чтобы лихорадочно записывать учебный материал в тетрадь. В-третьих, школьные телеконференции представляют собой совершенно новую форму взаимодействия между преподавателями и учениками. Любой участник телеконференции, разместивший в Интернете свое сообщение, может быть уверен в том, что его прочитают и заметят. В результате создается виртуальное сообщество людей, объединенных общими интересами. Это тот идеал, которого трудно добиться в обычных школах. Для реализации таких методов обучения не требуется ни сложного оборудования, ни дорогих программ. Достаточно иметь компьютерный класс с недорогими компьютерами невысокой мощности, объединенными в сеть, подключенную к Интернету. Не нужны и специальные знания по вычислительной технике, хватит обычной подготовки на уровне пользователей .

Дистанционное обучение является ещё одним преимуществом новых информационных технологий. Согласно определению, это - образовательный процесс, во время которого преподаватель и ученики находятся в различных географических точках . В результате педагогический процесс выходит за рамки традиционных ограничений на единство времени и места. Дистанционное обучение - это современная разновидность заочного образования, использующая в максимальной степени современные информационные технологии (компьютеры, телекоммуникации, аудио-визуальные средства). Основной принцип дистанционного обучения - не учащиеся должны двигаться к знаниям, а знания - к учащимся! Использование методов дистанционного обучения позволяет получать качественное образование в отдаленных районах, учиться без отрыва от основной работы, обучать лиц с физическими недостатками, значительно снизить транспортные расходы для учащихся и т.д.

Важно отметить, что система дистанционного обучения не подменяет, а эффективно дополняет традиционную систему образования, давая возможность любому человеку учить то, что он хочет, тогда и где хочет, на языке, который он хочет .

Уже сейчас в англоязычной части Интернета можно найти множество различных учебных материалов и курсов обучения по самым разным направлениям - от искусства и иностранных языков до социологии. Аудитория этих курсов чрезвычайно широка и охватывает пользователей самого разного возраста. Учитывая, что по распространению Интернета Россия отстает от Запада на несколько лет, можно надеяться, что у нас еще все впереди. Но первые сдвиги заметны уже сейчас. Наиболее передовые школы имеют свои Web-узлы. Хотя большинство из них использует Сеть в основном для распространения информации о своей деятельности, некоторые учебные заведения реализуют новаторские обучающие программы, в частности дистанционное обучение.

Состояние современного образования, главными характеристиками являются открытость, доступность и индивидуализация, привело к созданию на основе информационных технологий информационно-образовательных систем. А именно таких как:

1) Программа "Директор" дает возможность сформировать в общеобразовательном учреждении автоматизированные рабочие места директора, завуча, секретаря, делопроизводителя, классного руководителя, медицинской сестры, психолога, социального педагога и работать с единым информационным ресурсом .

2) Программа "Электронный классный журнал" (NetShcool) - это сервис, который помогает родителям принимать активное и более качественное участие в воспитании и образовательном процессе своих детей, а также обеспечивает более четкий и высококачественный обмен информацией с учителями, классным руководителем и администрацией учреждения. Родители получают возможность сверять правильность записи домашнего задания и контролировать его выполнение, а также анализировать и планировать вместе с обучающимся его текущую успеваемость, позволяет на основе баз данных, созданных в программе "Директор", автоматизировать процесс получения информации .

3)"Сетевой Город. Образование" - автоматизированная информационная система (АИС), позволяющая объединить в единую сеть образовательные учреждения и органы управлением образованием муниципального образований, создать единое информационно-образовательное пространство муниципального образования, реализовать ряд государственных и муниципальных услуг в электронном виде в сфере образования .

4)"Е-услуги. Образование" - автоматизированная информационная система (АИС), позволяющая реализовать на уровне региона (муниципального образования) следующие государственные и муниципальные услуги в электронном виде в сфере образования:

приём заявлений, постановка на учёт и зачисление детей в образовательные учреждения, реализующие основную образовательную программу дошкольного образования (детские сады);

зачисление в образовательное учреждение;

предоставление информации об организации общедоступного и бесплатного дошкольного, начального общего, основного общего, среднего (полного) общего образования, а также дополнительного образования в общеобразовательных учреждениях, расположенных на территории субъекта Российской Федерации;

предоставление информации об организации начального, среднего и дополнительного профессионального образования .

5)"Сетевой Регион. Образование" - автоматизированная информационная система (АИС), позволяющая объединить в единую сеть образовательные учреждения и органы управлением образованием муниципального образований и региона, создать единое информационно-образовательное пространство региона, реализовать ряд государственных и муниципальных услуг в электронном виде в сфере образования .

6)"SMS-дневник" - это сервис ежедневного представления родителям учеников учебной информации посредством СМС - сообщений на мобильный телефон. Система позволяет ученикам и родителям оперативно получать информацию обо всех значимых событиях учебного заведения, об оценках и посещаемости ученика .

7)"Электронный дневник" - это новый уникальный проект, позволяющий создать единую информационно-образовательную сеть для основных участников образовательного процесса. Основное назначение дневника со временем не изменилось, для детей это по-прежнему инструмент для ведения записей о домашних заданиях, расписания занятий, для учителей и родителей - средство общения, передачи информации о посещаемости и успеваемости, а вот эффективность его использования практически полностью сошла на нет.

Таким образом, использование информационных систем в образовательном процессе изменила потребности:

1) для учеников это - экономия времени, мобильность обучения, персонализированное обучение, возможность заявить о себе;

2) для учителей - снижение объема рутинных операций и, как следствие, повышение эффективности труда, возможность создания условий для организации самостоятельной образовательной деятельности учащихся, профессиональное саморазвитие;

3) для родителей - возможность контролировать "траекторию развития" детей, принимать более широкое участие в жизни образовательного учреждения, общаться с педагогами, специалистами, администрацией;