CC BY
32
10. Тархов С.В., Минасов Ш.М., Минасова Н.С. Информационно-обучающая система дистанционного обучения K-Media (ИОС ДО K-Media) // Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2003612176. Российское агентство по патентам и товарным знакам (РОСПАТЕНТ). Зарегистрировано в реестре программ для ЭВМ 22.09.2003.
Компьютерная
« Видео-•Л\дно
J ; 'адмо
• СП,1П О
■ Ге.квидеппо I Кореспояденция
ИКТ-база обучени
ИНФОРМАЦИОННО-КОММУНИКАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ УЗЛА ДИСТАНЦИОННОГО ОБУЧЕНИЯ
И.А.Тавгень, к.т.н., доц. директор проекта Интернет ПРООН в Республике Беларусь Тел./факс.: +375-17-2100-366; E-mail: [email protected] Белорусский национальный технический университет http://www.nilap.com
There has been suggested a technical package of the on-line educational system consists of a PC loaded with the relevant software that functions as a server of applications, facilitates integrated data transfer from a local network to the on-line educational establishment and the external network. The main server components for the on-line educational network and work station have been suggested and discussed.
Территориальная удаленность обучаемых и обучающих при дистанционном обучении (ДО) предполагает наличие специальных педагогических форм, методов и технологий обучения, требующих для своей реализации специализированного информационно-коммуникационного обеспечения. Под информационно-коммуникационным обеспечением ДО будем понимать комплекс технических, программно-аппаратных средств, систем и устройств, функционирующих на базе вычислительной техники, современных средств и систем обмена информационными ресурсами, обеспечивающих автоматизацию ввода, накопления, хранения, обработки, передачи информации и оперативного управления этими процессами. К ним, в частности, относятся компьютеры и соответствующее периферийное оборудование, средства телекоммуникаций и программное обеспечение.
Организация ДО может базироваться на использовании новых информационно-коммуникационных технологий (ИКТ), в частности на основе кейс-технологии, CD/DVD-технологии, учебного радио и телевидения, средств сетевых телекоммуникаций, включая телеконференции, а также их различных сочетаний (рис.1).
Независимость от времени и расстояния........
Рис.1. Образовательная медиа-среда
Очевидно, что наиболее производительной по своим возможностям является сетевая технология, которая отличается от других технологий тем, что основной учебный материал можно получить в компьютерной сети. Учреждение образования ДО, продающее дистанционную программу, обеспечивает студенту доступ в электронные библиотеки, а обучающие программы «ведут» студента по курсу, выполняя роль педагога, контролирующего знания. Современные компьютерные технологии открывают студентам доступ к нетрадиционным источникам информации, повышают эффективность самостоятельной работы, дают совершенно новые возможности для творчества, обретения и закрепления различных профессиональных навыков, позволяют реа-лизовывать принципиально новые формы и методы обучения с применением средств концептуального и математического моделирования явлений и процессов. В процессе обучения студенты могут общаться друг с
другом в компьютерных чатах, возможны интерактивные семинары и др., но экзамены все равно, как правило, проводятся в очной форме. Указанная технология характеризуется применением средств современных ИКТ и наличием тщательно разработанного комплекса учебно-методических материалов, предоставляющих студенту возможность эффективной самостоятельной работы в сочетании с получением консультации от преподавателя по современным каналам связи.
В настоящее время между регионами Республики Беларусь уже созданы цифровые каналы передачи данных. Интенсивное развитие национальной сети Белпак, сети Министерства образования UNIBEL, а также сети Национальной академии наук BASNET, предоставляющих телекоммуникационные услуги, привело к тому, что жители почти всех городов имеют возможность использовать хотя бы электронную почту, наличие которой обеспечивает интерактивную связь практически с любым городом и учебным заведением соответственно. Поэтому при построении национальной системы ДО целесообразно опираться на имеющуюся инфраструктуру. Учреждения образования, подключенные к сети, могут предоставлять достаточное количество рабочих мест и точек доступа для организации процесса дистанционного обучения на основе использования типового узла. Во всех областных городах Беларуси на базе ведущих вузов расположены узлы доступа опорной сети Министерства образования, состоящие из ак-сесс-серверов CISCO, обеспечивающих dial-up соединение для региональных потребителей дистанционной образовательной услуги. Данные узлы осуществляют организацию обмена информацией в регионе, опираясь на существующие каналы связи (ADSL-технологии и др.), и выступают как точки, вокруг которых организуется оптоволоконная современная опорная сеть (например, в г. Гродно).
Вышеперечисленные условия позволяют развернуть специализированные узлы ДО в регионах, например, на базе узлов сети UNIBEL, которые расположены в областных вузах республики. На таком региональном узле ДО может быть помещено программное обеспечение ДО практически любой сложности, а уже имеющиеся каналы связи могут обеспечить его доступность в любое время суток. Такое решение, на наш взгляд, позволит относительно малыми затратами обес-
печить учебным заведениям равные возможности в реализации своих образовательных услуг на рынке ДО.
В целом комплекс технических средств системы ДО должен включать компьютер, на котором функционируют программные средства, обеспечивающие реализацию функций сервера приложений, сетевую среду передачи данных Fast Ethernet локальной сети учреждения ДО (сетевой адаптер, Switch Intel Express, оптоволоконный конвертор Ethernet), сетевую среду передачи данных UNIBEL (оптоволоконный кабель, оптоволоконные модемы, оптоволоконные конверторы, маршрутизаторы), сетевую среду передачи данных НИКС или Белпак. Сетевые среды, перечисленные выше, служат для доставки запроса от пользователя к компьютеру в узле ДО и доставки ответов на запросы пользователю.
Программно-техническая реализация узла дистанционного обучения должна иметь набор программно-технических средств для разработки, проведения занятий и учета участников обучения, включая современные программные средства разработки интерактивных приложений. Реализация узла дистанционного обучения должна быть направлена на выработку интегрированных решений, обеспечивающих взаимосвязанное и согласованное решение разнородных задач процесса дистанционного обучения: сбор и хранение необходимой информации в различных формах ее представления, ее оперативное обновление, выдачу информации пользователям, авторизацию доступа к информации пользователям, реализацию системы информационной безопасности и др. При удаленности компонент информационной системы сеть Интернет является удобным решением задачи транспортировки информации, что позволяет использовать эту сеть для построения информационных систем различного назначения. Кроме того, ориентация на международные стандарты и типовые решения позволяет обеспечить эволюцию системы в процессе совершенствования средств, реализующих ее функциональные элементы.
Создание узла ДО состоит в подборе, установке, настройке и апробации комплекса сетевого оборудования и программного обеспечения дистанционного обучения и выработке рекомендаций по их эффективному использованию. Узел ДО функционирует как информационный и административный центр обучения. Пользователи, под-
ключаясь различными способами к глобальной или локальной сети, обеспечивающим доступ к узлу ДО, проходят в дистанционном режиме регистрацию, авторизацию, получают доступ к учебным материалам и средствам обучения.
Предлагается строить систему ДО по архитектуре «клиент-сервер», что позволит:
- обеспечить доступ пользователей к узлу дистанционного обучения как из корпоративной сети, так и из сети Интернет;
- объединить различные программно -аппаратные решения в единую систему;
- обеспечить надежную работу с большими массивами информации через локальные и глобальные компьютерные сети;
- повысить производительность информационной системы за счет распределенной обработки данных посредством наращивания системы.
Аппаратное обеспечение можно разделить для удобства рассмотрения на серверное и клиентское. Сервер представляет собой структурированное хранилище мультимедийных информационных обучающих ресурсов (таких, как электронные книги, курсы, тесты), доступное из сети Интернет. В основе структурирования информации лежит отделение на каждом уровне построения системы оформительной части от содержательной. При этом сервер узла ДО может состоять из следующих компонентов (рис.2):
- интерфейсы пользователя (веб-интерфейс, графический интерфейс и др.), которые предназначены для организации взаимодействия с клиентской программой пользователя (это может быть веб-браузер);
- абстрактный интерфейс пользователя служит связующим звеном между конкретными реализациями интерфейса пользователя и системой в целом, может быть описан на XML - производном языке описания интерфейса;
- многопоточный сервер - компонент системы, служащий для параллельной обработки запросов интерфейса одновременно от нескольких пользователей и передачи этих запросов виртуальной машине;
- виртуальная машина является ядром системы, где происходит работа активных ресурсов;
- менеджер реестра служит для работы с реестром информационных ресурсов системы;
- менеджер пользователей предназначен для работы с записями пользователей системы;
- менеджер сессий служит для работы с записями сессий пользователей системы;
- системные функции содержат низкоуровневые методы для взаимодействия с операционной системой и СУБД.
Для реализации сервера предлагается использовать среду Java, которая дает такие преимущества, как независимость от платформы, быстрота разработки, ориентированность на сетевые приложения, наличие стандартных библиотек поддержки интерфейсов СУБД и веб, возможность использовать систему на различных программно-аппаратных платформах.
В качестве аппаратной платформы для организации серверов узла удаленного доступа целесообразно использовать платформу Интел в силу распространенности программного обеспечения (в том числе сетевого и мультимедийного), развитого на территории Республики Беларусь сборочного производства компьютеров на этой платформе и, как следствие, низкой их цены.
Необходимо использовать в качестве сервера машины с максимально укомплектованными рабочими ресурсами, поскольку последующая модернизация представляется экономически нецелесообразной ввиду низкой совместимости комплектующих и привязки коммерческого программного обеспечения к аппаратной комплектации машины. При выводе XML напрямую на веб-браузер производительность системы значительно увеличивается за счет распределенной обработки выводимых данных. Возможная конфигурация сервера выглядит как отказоустойчивая кластерная система, состоящая из основного двухпроцессорного сервера и резервного однопроцессорного, автоматически включающегося в случае аварии основного сервера. Конкретные характеристики сервера приложений меняются в связи с неизбежным процессом развития ИКТ. В качестве ориентира можно указать объем ресурсов, превосходящий возможности среднего ПК по дисковому пространству в 3-5 раз, по ОЗУ - в 5-10 раз. При этом все пользователи получают доступ к системе посредством использования «сверхтонкого клиента», в качестве которого выступает веб-браузер. Это значительно упрощает как разработку системы (нет необходимости написания клиентской
Рис. 2. Сервер узла дистанционного обучения.
программы), так и ее эксплуатацию (применяется один из распространенных веб-браузеров). При использовании в качестве клиента браузера, поддерживающего язык XML, например Internet Explorer 5, Mozilla 1.3, система имеет возможность выдавать данные связкой XML+XSL (рис.3). Непосредственный вывод информации на веб-
3. Стационарный класс ДО, включающий в себя:
- ограниченное число компьютеров, соединенных локальной сетью между собой и с узлом дистанционного обучения;
- средства автоматизации ввода информации с классной доски (указки, планшетные системы);
- средства отображения информации на широкий экран;
- громкую связь в аудитории;
- сетевой принтер класса;
браузер существенно повышает производительность системы, так как данные поступают в том же виде, в котором они хранятся, а преобразование в html осуществляет сам веб-браузер.
Рабочая станция должна иметь необходимый для дистанционного обучения набор периферийных средств и инсталлированную вычислительную платформу, которая может поддерживать работу с ними.
Периферийные средства можно подразделить на средства коллективного и индивидуального использования. Первые включают:
1. PDA - персональный цифровой ассистент. Используется в качестве рабочего места обучаемого. Имеет полный комплект сетевых интерфейсов Irda, WaveLan, Ethernet и соответствующую периферию для модернизации сетевых возможностей рабочего места преподавателя.
2. «Мобильный класс», реализованный, например, на нескольких Notebook, соединенных беспроводной сетью на основе радиоизернет с возможностью подключения в локальную сеть учебного учреждения или сеть Интернет и использующихся для рабочего места преподавателя и обучаемых.
- сканер.
4. Систему автоматизации операторской работы в зале телеконференций.
Индивидуальные средства: телефонные гарнитуры, веб-камеры, устройства считывания смарткарт идентификации пользователей, usb-ключи.
Функционирование предложенной системы осуществляется следующим образом. Запрос пользователя достигает ближайшего узла опорной сети, например НИКС/UNIBEL, BASNET или Белпак. Затем
Рис. 3. Схема представления XML данных
по высокоскоростным каналам доступа, организованным внутри сети, запрос доставляется в узел дистанционного обучения. Сервер приложений, функционирующий в центре управления, получив запрос пользователя на некоторые образовательные ресурсы ДО, проверяет права на использование ресурса в соответствии со своей базой данных регистрации и авторизации. Если запрет на ресурс для пользователя отсутствует, то система производит выполнение запроса, в противном случае пользователю направляется сообщение об отказе в доступе с указанием причины. На узле дистанционного обучения происходят учет выполнения обучаемым учебной программы, контроль уровня знаний, организуются хранение и доставка учебных материалов пользователям, проводятся интерактивные лекции, кон-сультации, тестирование. Узел дистанционного обучения обеспечивает взаимосвязанное и согласованное решение разнородных задач процесса дистанционного обучения.
Предлагаемая система обладает рядом преимуществ: универсальность информационного наполнения, модульность информационных ресурсов, высокая степень масштабируемости, ориентированность на использование сети Интернет, открытость архитектуры, поддержка IMS, полный веб-интерфейс, высокая производительность.
Таким образом, использование предлагаемой программно-технической реализации узлов дистанционного обучения и разработанной информационно-образовательной среды обеспечения дистанционного обучения позволит:
- Сформировать необходимую информационно-телекоммуникационную инфраструктуру для обеспечения единой образовательной среды системы ДО республики.
- содействовать развитию доступа организаций и граждан к телекоммуникационным сетям, электронным библиотекам, архивам, базам данных, библиотекам научно-технической информации.
Ректорам высших учебных заведений Российской Федерации
По инициативе членов Российского Союза ректоров на официальном сайте РСР (http://www.rsr-online.ru/) готовится к открытию специализированный информационный портал - «Вузы России».
Размещение на web-странице РСР информации о возглавляемом Вами высшем учебном заведении будет способствовать повышению интеграционных связей между вузами, научными организациями и производственно-промышленными предприятиями, распространению актуальной информации об учебной, научной, методической работе и инновационной деятельности высших учебных заведений, а также оперативному информированию о наиболее значимых событиях в жизни вузов.
Источник. МГУ им. Ломоносова (http://www.msu.ru)
* * *
Литература
1. Бешенков С.А., Гейн А.Г., Григорьев С.Г. Информатика и информационные технологии УрГПУ. - Екатеринбург: УрГПУ 1995. - 143 с.
2. Петров С.В., Тавгень И.А. Основные требования к Web-ресурсам и организации среды доступа для использования в дистанционном обучении//Вхождение библиотек в информационное общество: Докл. междунар. научн.-практ. конф.- Минск: ГИАЦ, 2002. — С.54-59.
3. Тавгень И. А. Дистанционное обучение: опыт, проблемы, перспективы. - Минск: Изд-во БГУ, 2003. - 218 с.
* * *
