CC BY
9
************************************************************
КОМПЬЮТЕРНАЯ ИНФОРМАЦИОННАЯ СИСТЕМА ИНСТИТУТА ФИЗИКИ И ХИМИИ
К. Н. НИ1ЦЕВ, кандидат физико-математических наук, М. И. НОВОПОЛЬЦЕВ, кандидат физико-математических
наук
Последнее десятилетие отмечено стремительным развитием информационных технологий, применяемых сейчас практически во всех сферах человеческой деятельности. Наиболее яркое свидетельство прогресса в этой области — функционирование глобальной информационной сети Интернет, являющейся основой единого международного информационного пространства. Указанная выше тенденция нашла отражение и в системе высшей школы России, которая формирует свою информационную инфраструктуру, основанную на использовании современных компьютерных технологий. Главным требованием к построению элементов этой инфраструктуры является выполнение условия их открытости, т. е. возможности свободного информационного обмена между элементами самой системы и с другими информационными системами. Структурными элементами формирующейся интегрированной информационной системы Минобразования РФ являются информационные системы (ИС) вузов, включающие в себя ИС факультетов (институтов). В настоящей статье с целью обмена опытом излагается концепция построения компьютерной информационной системы Института физики и химии Мордовского государственного университета имени Н. П. Огарева (ИС ИФХ), а также сообщается о результатах практической реализации данной концепции.
Принцип построения
и структура системы
Основными целями создания ИС ИФХ являются:
• практическое использование со-
временных информационных технологий в учебном процессе;
• создание информационно-справочной системы, а также интегрированного фонда учебно-методического обеспечения дисциплин в электронном виде, обеспечение доступа к ним студентов;
• использование интегрированных
вычислительных ресурсов компьютерной сети в научных исследованиях;
• использование современных информационных технологий в управлении учебным процессом, внедрение электронного документооборота.
Основой информационной системы является распределенная компьютерная сеть института (рис. 1). Она объединяет персональные компьютеры (ПК), которые по своему назначению и территориальному расположению могут быть разделены на две группы. К первой из них — рабочим станциям — относятся персональные компьютеры, находящиеся в учебных дисплейных классах института (ДК1, ДК2, ДКЗ, ДК4), мультимедийный комплекс (ММК), кафедральные компьютеры (К1 — К9), компьютеры, находящиеся в дирекции и учебной части (Д1 — ДЗ), компьютеры, установленные в учебных исследовательских лабораториях (У1—У4). Вторая группа — специализированные компьютеры, используемые для обеспечения работы сети (серверы — С1, С2).
В настоящее время в сети функционируют 39 компьютеров. Как видно из схемы, представленной на рис.1, основная часть компьютеров, включенных в сеть, располагается в дисплейных классах. Это обусловлено нашим стремлением использовать информационные образовательные технологии
© К. Н. Нищев, М. И. Новопольцев, 2000
ЦЕНТР ИНТЕРНЕТ
— т ™ — "Т"
К8 К9
(КОХ) (КАХ)
I* и с. !. Схема локальной компьютерной сети Института физики и химии: Cl (NT) — сервер Microsoft NT; C2(NW) — ccpiiep Nowcll; И — переключатель; Mi— ИЗ—концентраторы; ДК1 — ДК4 — дисплейные классы с компьютерами ДК1 Л —ДК1.12, ДК2Л —ДК2.17, ДКЗ 1— ДКЗ.З; M M К — мультимедийный комплекс со сканером СК и зиукоными колонками ЗК; ДКД) — компьютер директора института с встроенным модемом M и зиукоными колонками ЗК; Д2(СД) и ДЗ (УЧ) — компьютеры секретаря директора и учебной части института; КККОФ), К2(КОРХ),КЗ(КФХ), К4<КФТТ), К5(КТФ), Кб(КЭФ), К7<КРТ), КИ(КОХ), К9(КЛХ) - компьютеры кафедр общей физики, органической химии, физической химии, физики твердого тела, теоретической физики, экспериментальной физики, радиотехники, общей химии, аналитической химии; УИЯГР), У2(К!I), УЗ(ТМФ), У4(РД) — компьютеры учебно-научных лабораторий ядерного гамма-резонанса, кристаллом и пленок, теоретической и математической физики, рентгеновской ди-фрактометрии; 111*1 — НР5 — сетевые и локальные принтеры; TP — траисивер (оборудование для передачи сигналов с оптоволоконного кабеля. Центра Интернет университета к переключателю П сети института), СГЕТЛ — дисплейный класс Саранского городского естественно-технического лицея. Двойными линиями изображены соединения со скоростью передачи данных 100 мегабит в секунду, одинарными — 10 мегабит в секунду, толстыми одинарными линиями — коаксиальный кабель. Штриховые линии — планируемые подключения в локальную сеть
прежде всего на аудиторных занятиях со студентами.
Наиболее важной частью компьютерной сети института является информационный сервер, представляющий собой обычный персональный компьютер с процессором Celeron-333, оперативной памятью 128 мегабайт и двумя жесткими магнитными дисками емкостью 10,2 и 6,4 гигабайта. На сервере установлена англоязычная версия операционной системы Windows NT Server 4.0. Сервер используется для управления сетью, для учета пользователей и разграничения их доступа к сетевым ресурсам (дискам, принтерам, сканеру и т. д.), для хранения личной информации пользователей, а также в качестве сервера, поддерживающего Web-страницу института.
Для обеспечения непрерывной работы сервера при перепадах и временном отключении напряжения в сети используется источник бесперебойного питания UPS BACK PRO 420 APC. Прилагаемое при продаже к источнику программное обеспечение позволяет, в частности, устанавливать время ежедневного автоматического включения и отключения питания сервера. Более предпочтителен источник питания UPS
SMART NET 420 APC, обладающий более гибким программным обеспечением. Например, при наличии у пользователя соответствующих прав с любого компьютера, включенного в сеть, возможны удаленный контроль параметров источника питания и управление им, в том числе даже его выключение.
Применение более надежных в эксплуатации специализированных серверов в условиях института представляется нам нецелесообразным. Во-первых, специализированные серверы в несколько раз дороже обычных компьютеров, во-вторых, в настоящее время компьютерная техника быстро морально стареет и после замены устаревшего сервера прежний может использоваться в качестве рабочей станции.
Другим не менее важным элементом локальной сети, значительно повышающим скорость передачи инфор-
мации между ПК, является электронный переключатель (Swich) П, который автоматически переключает сигналы между отдельными сегментами (частями) сети. В сети используется переключатель фирмы Сошрех на 8 каналов, работающий в двунаправленном режиме.
Топология локальной компьютерной сети института определяется целями ее создания и расположением компьютеров и сетевого оборудования. Рабочие станции, сервер и другое сетевое оборудование объединены в локальную сеть с помощью установленных в компьютерах сетевых карт, позволяющих обмениваться информацией со скоростью 10 или 100 мегабит в секунду, и проложенных в здании специальных кабелей. Для организации звездообразной структуры применены концентраторы (HUB) П1 — ПЗ, имеющие по 8 или 16 каналов каждый, и кабель с четырьмя витыми парами проводов. В сегментах линейной структуры использован коаксиальный кабель.
На рабочих станциях, включенных в сеть, установлена русифицированная операционная система Windows NT Workstation 4.0 или Windows 95. Первая из них более предпочтительна, особенно в дисплейных классах, поскольку более устойчива к сбоям программного обеспечения. Условием комфортной работы пользователя является наличие на рабочей станции оперативной памяти объемом не менее 32 мегабайт.
Помимо технического состояния элементов сети серьезное внимание при эксплуатации информационной системы уделяется администрированию сети и целостности хранящейся в ней информации. Эту функцию выполняет высококвалифицированный специалист — администратор сети. Он регистрирует новых пользователей, определяет их права доступа к ресурсам сети, обеспечивает сохранность информации пользователей на сервере и ее недоступность без соответствующей санкции администратора другим пользователям.
Операционная система Windows NT достаточно надежно защищена от по-
пыток несанкционированного доступа в сеть и использования ее ресурсов, что очень важно для хранения служебной, конфиденциальной и коммерческой информации. Система автоматически ведет журнал, в котором могут быть зарегистрированы практически все возможные события, происходящие в сети (время и место входа пользователя в сеть и выхода из нее, используемые в работе устройства, программы, документы и т. д.). Администратор сети непосредственно контролирует, с какими программами работает в данный момент пользователь, какие устройства сети он использует, при необходимости принимает решение об отключении пользователя от сети, может дистанционно управлять его компьютером. Указанные возможности позволяют организовать надежную и контролируемую работу дисплейных классов.
В ИХФ, как и в ряде других подразделений университета, до сих пор используются ПК старых модификаций (486, 386 и даже 286), приобретенные в начале 90-х годов. В институте шестнадцатью такими компьютерами с операционной системой MS DOS укомплектован дисплейный класс ДК2 (см. рис. 1), в котором проводятся занятия со студентами младших курсов. Вычислительных мощностей этих ПК пока вполне достаточно для изучения алгоритмических языков программирования. Поскольку компьютеры физически значительно изношены, особенно их жесткие магнитные диски (винчестеры), часть из них эксплуатируется без винчестеров. Загрузка их операционной системы и программных средств осуществляется с сервера с помощью специальных сетевых плат (с загрузочными микросхемами). Для этих целей временно создан второй сервер с операционной системой Netware Nowell 3.12, подключенный в общую компьютерную сеть института. При полной замене устаревших компьютеров современными временный сервер будет ликвидирован.
В дисплейном классе ДК1 установлен переносной мультимедийный комплекс ММ К, состоящий из персональ-
ного компьютера с процессором Се1егоп-333 и оперативной памятью объемом 64 мегабайта, демонстрационного монитора с размером экрана 21 дюйм, планшетного сканера и звуковых колонок.
Практическое применение ИС
Наиболее полно возможности ИС используются на аудиторных занятиях по учебным дисциплинам, предполагающим обязательное применение компьютерной техники (программирование, новые информационные технологии, компьютерный физический практикум, математическое моделирование). Если целью первых двух дисциплин является освоение самих компьютерных технологий, то в рамках двух других студенты используют компьютерные технологии в качестве инструмента для более глубокого изучения физических и химических явлений и процессов.
Наличие компьютерной сети позволяет использовать на учебных занятиях сетевые версии обучающих и контролирующих программ, преимуществом которых является возможность организовать учебные занятия по фронтальному принципу. Важно, что при этом преподаватель может контролировать со своего рабочего места ход выполнения задания каждым студентом. Программные педагогические средства, предназначенные для использования на аудиторных учебных занятиях, установлены на сервере ИФХ.
Весьма серьезным преимуществом сетевых версий программ является возможность автоматической регистрации результатов выполнения студентами заданий с последующим их статистическим анализом.
Одной из задач информационной системы является обеспечение открытого доступа преподавателей и студентов к интегрированному компьютерному фонду учебно-методических документов кафедр и института. В этот фонд входят электронные версии: учебных планов специальностей, рабочих программ дисциплин, учебно-методиче-ских указаний, программ текущих и
государственных экзаменов. Создание такого фонда в ИФХ близко к завершению.
В настоящее время практически все студенты института при подготовке курсовых и дипломных работ пользуются компьютерной сетью. Характер задач, решаемых с помощью ИС, определяется разрабатываемой тематикой. Важно отметить, что в последние годы при выполнении курсовых и дипломных работ студенты все чаще используют данные, полученные ими из сети Интернет.
Следует отметить, что создание в институте информационной компьютерной системы существенно повлияло на тематику курсовых и дипломных работ. 'Часть из них посвящена компьютерному моделированию физических явлений и процессов. О высоком уровне таких исследований свидетельствуют, например, награды Всероссийского конкурса студенческих научных работ, полученные студентами ИФХ в последние годы (в 1998 году студент П. Но-вопольцев получил медаль Минобразования РФ, в 1999 году студент Д. Ки-реев — диплом Минобразования РФ).
Существенно изменилась и процедура защиты курсовых и дипломных работ. Многие студенты сопровождают свои доклады самостоятельно подготовленными компьютерными презентациями. Для компьютерных демонстраций испол ьзу ется мул ьти м еди й и ы й комплекс ММК (см. рис. 1) с демонстрационным монитором размером 21 дюйм.
На протяжении трех лет в институте формируется библиотека электронных версий дипломных работ.
Для оперативного и систематического контроля учебной деятельности студентов в ИФХ разработана справочно-информационная система „Учебный процесс", позволяющая получать подробную информацию об академической деятельности каждого студента. Актуальность предоставляемой информации обеспечивается своевременным обновлением баз данных сотрудниками учебной части ИФХ. Предоставление информации организовано по общеприня-
тому принципу вложенных меню. Основным элементом является личная карточка студента, содержащая его анкетные данные, фотографию и полную информацию об академической деятельности. Обратившись к соответствующему пункту меню, пользователь имеет возможность получить полные сведения о текущей успеваемости студента и его итоговых оценках.
На основе базы данных о студентах и их успеваемости система позволяет осуществлять выборки информации по различным признакам. Например, можно автоматически сформировать списки студентов, имеющих хорошие и (или) отличные оценки и т. д.
Практическое использование системы „Учебный процесс" в институте в течение 2 лет свидетельствует о ее удобстве и надежности. Она, несомненно, может быть использована на других факультетах университета.
Компьютерные технологии активно внедряются и в сферу административной деятельности. В настоящее время уже частично организован сетевой электронный документооборот. В ближайшей перспективе, после подключения в локальную сеть всех компьютеров института, будет решена задача оперативного обмена документами между кафедрами, учебной частью и дирекцией.
Наряду с системой „Учебный процесс'4 в ИФХ разработана и находится в стадии внедрения справочно-инфор-мационная система „Кадры" Целью данной разработки является обеспечение оперативного доступа к информации о кадровом составе кафедр, индивидуальной информации о преподавателях, сотрудниках и аспирантах, а также формирование требуемых сводок и отчетов. Система предоставляет , пользователю биографические данные о сотрудниках института, кадровых перемещениях, результатах научной и учебно-методической деятельности преподавателей (научных и учебно-мето-дических публикациях, участии в конференциях и т. д.), наградах и поощрениях.
Важным преимуществом данной си-
стемы является возможность обобщения данных, их анализа и представления информации в отчетах заданной формы (например, в виде отчета о научных и учебно-методических публикациях преподавателей за определенный период).
Удобной сервисной функцией справочной системы является автоматиче-
- >
ское оповещение руководителя о приближающихся памятных датах (юбилеях сотрудников, других событиях).
Перспективы развития информационной системы
Как следует из вышеизложенного, информационная система ИФХ в настоящее время находится в работоспособном состоянии, но еще далека до завершения как в техническом, так и в содержательном плане. Основными ближайшими задачами по развитию ИС являются:
• совершенствование содержательного наполнения системы;
• постоянное пополнение и обновление баз данных;
• внедрение новых элементов компьютерных технологий в учебный процесс и их научо-методическое сопровождение;
• разработка и приобретение новых
программных средств учебного назначения;
• техническая модернизация оборудования и расширение сети.
Все перечисленные выше задачи на-
Поступила 28.04.2000.
ходятся сейчас в стадии решения. В частности, в ближайшее время планируется подключение в сеть ИФХ дисплейного класса ДКЗ, отдельных компьютеров кафедр и лабораторий физического и химического отделений, компьютерного класса ДК4, Саранского естественно-технического лицея, располагающегося на базе института.
Важной задачей по модернизации И С является ее подключение к университетскому узлу Интернет. Подключение к международной информационной сети откроет новые возможности по внедрению самых передовых информационных технологий в учебный и научный процессы.
Перспективным направлением модернизации информационной системы является использование в ней Интернет-технологий. В настоящее время в компьютерной сети института функционирует \УеЬ-страница ИФХ, которая является новым элементом модернизируемой информационной системы.
В заключение следует отметить, что опыт эксплуатации компьютерной информационной системы в Институте физики и химии убедительно свидетельствует о том, что она становится в учебно-научном процессе новым эффективным инструментом, основными преимуществами которого являются возможность хранения в компактном виде большого объема разнообразной информации и обеспечение оперативного доступа к ней.
######################################### ХРОНИКА- РЕЦЕНЗИИ. ОБЗОРЫ
АРХИТЕКТОРУ С. О. ЛЕВКОВУ — 90 ЛЕТ
17 апреля 2000 года старейшему преподавателю Мордовского универси-
тета Сергею Онисимовичу Левкову исполнилось 90 лет. Известный архитек-
