Информационная среда администратора учебного процесса, реализуемого по дистанционной технологии тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.13.01, кандидат технических наук Соколова, Натэлла Юрьевна

• Соколова, Натэлла Юрьевна
• кандидат технических наук
• 2004

Оглавление диссертации кандидат технических наук Соколова, Натэлла Юрьевна

Введение

Глава 1. Исследование и анализ инструментальных средств поддержки дистанционного обучения

1.1. Анализ инструментальных средств поддержки полномасштабного процесса обучения; реализуемого по дистанционной технологии обучения

1.2. Постановка задачи диссертационной работы

1.3. Выводы по Главе 1.

Глава 2. Системное моделирование ИСАУП 27 2.1. Определение и описание основных процессов управления обучением в вузе (первый уровень модели)

2.1.1. Анализ методик формализованного представления предметной области и программной системы

2.1.2. Иерархическая структура функциональных.процессов предметной области

2.2 Математическое описание моделей основных процессов обучения (второй уровень модели) 50' 2.2.1. Математическое описание генерации индивидуальной программы обучения текущего семестра на основе теории множеств 50 2.2.2 Математическое описание определения индивидуальной траектории бучения по дисциплине с использованием теории графов 54 2:2:3 Математическое описание модели процесса принятия решения о дальнейшем ходе обучения с помощью теории конечных автоматов

2.3. Системные модели ИСАУП (третий уровень модели).

2.3.1. Моделирование поведения ИСАУП на основе диаграммы прецедентов

2.3.2. Информационно- логическая модель ИСАУП

2.3 .3 : Моделирование поведения данных системы на основе диаграмм взаимодействий

2.4. Выводы по Главе

Глава 3. Исследование и разработка архитектуры ИСАУП

3.1. Исследование архитектуры информационных систем

3.2. Технологии передачи и обработки данных

3.2.1. CGI интерфейс по передаче данных

3.2.2. Обработка данных на стороне сервера с использование сервлетов

3.2.3. Обработка данных на стороне клиента i - ■»

3.3. Анализ и выбор языка программирования для разработки Web

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Информационная среда администратора учебного процесса, реализуемого по дистанционной технологии»

Актуальность проблемы. В настоящее; время вопросы, использования информационных и телекоммуникационных технологий > в учебном процессе являются приоритетными.

В федеральной целевой программе "Развитие единой информационной образовательной? среды (2001-2005 годы)" определена задача: применение; новых информационных и телекоммуникационных технологий, в; учебном * процессе. Данная программа предусматривает развитие новых образовательных технологий; в том числе интерактивных дистанционных технологий! обучения; по программам различных уровней; Реализация данного направления программы: предусматривает разработку программных комплексов поддержки и развития учебного процесса.

Кроме этого, В" ряде Российских вузов наряду с традиционными» технологиями обучения быстро развивается: дистанционная; технология; которая осуществляется на основании методики применения дистанционных образовательных технологий в учреждениях высшего, среднего и дополнительного профессионального образования, утвержденная приказом? Министерства образования РФ от 18:12.2002, №4452:

Особенностью дистанционной технологии обучения является широкое использование достижений информационных технологий, обеспечивающих индивидуализацию процесса, обучения, который: распределен как по времени, так и в пространстве. С помощью современных телекоммуникационных средств обеспечивается интерактивное взаимодействие всех участников: образовательного процесса. Реализация удаленного процесса обучения» осуществляется с помощью современных автоматизированных; комплексов поддержки удаленного5 обучения. Для поддержки дистанционного обучения? распространение получили • оболочки: Learning Space, WebCT, первая < отечественная сертифицированная системам

ОРОКС (оболочка для создания распределенных обучающих и контролирующих; систем, сертификат соответствия СТУ 115.005-2000 (РОСИНФОСЕРТ)), которая используется»в более чем 20 вузах России, а также системы Аванта, Прометей, eLearning Server 3000, xDLS. В процессе ф эксплуатации оболочек в течении 5 лет остро встали вопросы! автоматизации администрирования, поддержки управления; и принятия решений.

Работа выполнена: в соответствии с основными направлениями? научной» деятельности Московского государственного института электронной техники: "Информационные технологии и телекоммуникации", "Исследования по проблемам общего и профессионального образования".

Цель работы и задачи исследования. ф Целью диссертационной работы является разработка информационной среды администратора учебного процесса; (ИСАУП), реализуемого по дистанционной технологии.

Для достижения указанной цели решаются следующие задачи:

1. Исследование структуры и? определение задач основных процессов организации и управления обучением в вузе.

2. Исследование способов и методов формализованного представления ф исауп;

3: Разработка системных моделей программного комплекса ИСАУП.

4: Исследование и разработка архитектуры ИСАУП;

5. Исследование и обоснование выбора; программных средств и системы управления базой данных для практической реализации ИСАУП.

6. Разработка программного комплекса ИСАУП и обеспечение его взаимодействия с сетевой программной оболочкой ОРОКС.

7. Разработка методики создания инструментальных средств поддержки ® процесса обучения, реализуемого по дистанционной технологии.

Методы исследований:

Для достижения поставленной цели и решения задач использовались методы структурного анализа, методология объектно-ориентированного анализа и проектирования, теории множеств, конечных автоматов, графов, баз данных.

Научная новизна.

1. Предложена системная модель программного комплекса ИСАУП, разработанная по объектно-ориентированной методологии.

2. Дано математическое описание модели процесса обучения на основе учебного плана с введением вектора связанности дисциплин и вектора оценок обучаемого.

3. Предложена инженерная методика создания инструментальных средств поддержки работы администратора учебного процесса

Результаты выносимые на защиту

1. Системные модели ИСАУП.

2. Математическое описание учебного плана, дисциплины, принятия решения о дальнейшем ходе обучения.

3. Программный комплекс информационной среды, разработанный на основе системных и математических моделей.

4. Инженерная методика создания инструментальных средств поддержки работы администратора учебного процесса.

Реализация результатов работы:

Результаты работы внедрены в Московском государственном институте электронной техники (техническом университете) на факультете дополнительного и дистанционного обучения;

Академии повышения квалификации и переподготовки работников образования

Практическая значимость.

Разработана методика создания инструментальных средств поддержки системы обучения, реализуемого по дистанционной технологии

Разработано программное обеспечение. "Информационная среда администратора учебного процесса" - ИСАУП.

Процесс организации и управления обучением по дистанционной технологии в МИЭТ осуществляется в ИСАУП.

Заключение диссертации по теме «Системный анализ, управление и обработка информации (по отраслям)», Соколова, Натэлла Юрьевна

4.3. Выводы по Главе 4.

В Главе 4 представлены этапы разработки ИСАУП и описана методика создания инструментальных средств поддержки администрирования учебного процесса, реализуемого по дистанционной технологии.

1. Представлены основные отличия этапов разработки инструментальных средств поддержки администрирования от традиционной технологии разработки программного обеспечения.

2. В методике создания инструментальных средств поддержки администрирования учебного процесса, реализуемого по дистанционной технологии:

2.1.Даны рекомендации по уточнению модели первого уровня с учетом специфики учебного учреждения и созданию системных моделей в среде Rational Rose. 2.2.Определены основные критерии при выборе архитектуры и инструментальных средств разработки программного комплекса ИСАУП.

2.3.Даны рекомендации по генерации схемы БД и программного кода инструментальных средств в среде Rational Rose.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ К основным результатам работы можно отнести следующие:

1. Проведен анализ существующих сетевых автоматизированных инструментальных средств поддержки дистанционного обучения. Анализ проводился по следующим критериям: категории пользователей, электронные курсы, системы тестирования, организация обучения на основе учебного плана специальности, организация интерактивного взаимодействия, администрирование: учебного процесса, технологические платформы, использование международных стандартов.

2. Сформулированы "узкие" места проанализированных автоматизированных сетевых систем поддержки дистанционного обучения с точки зрения организации и управления учебным процессом вуза, что позволило определить основные требования, предъявляемые к системе ИСАУП.

3. Дано обоснование выбора структурной методологи;/ для построения модели первого уровня и выбора средства представления модели - ОРЭ диаграммы, а также языка моделирования ЦМЬ объектно-ориентированной методологии для разработки информационно-логической модели программной системы, а также изучения динамики поведения данных.

4. Проведено исследование предметной области, выделены с использованием методов структурного анализа основные процессы управления, обучением, определены задачи для их автоматизации в ИСАУП, сформулированы функциональные требования, предъявляемые к ИСАУП. Результаты декомпозиции представлены в виде иерархической структуры функциональных процессов и общей структуры программного комплекса ИСАУП.

5. Проведено математическое описание управления обучением на основе учебного плана специальности, учебного плана семестра, дисциплины с помощью теории множеств, теории графов, а также процесса принятия решения о дальнейшем ходе обучения с использованием теории конечных автоматов. Продемонстрированы возможности и примеры использования моделей.

6. Разработана диаграмма прецедентов, описывающая варианты использования ИСАУП.

7. Разработана информационно-логическая модель данных системы с учетом специфики учебного процесса по дистанционной технологии, которая описана с помощью диаграммы классов.

8. Предложена методика проверки соответствия схемы БД функциональным требования, предъявляемым к ИСАУП.

9. Определены критерии для анализа языков программирования Web приложений, Web-серверов, серверов СУБД.

10. Предложен способ генерации схемы БД в среде Rational Rose.

11. Представлена структура серверной части системы дистанционного обучения, реализованная на базе системы ОРОКС, которая предоставляет возможность подключения ИСАУП с помощью подсистемы подключаемых модулей.

12. Реализован программный комплекс ИСАУП, встроенный в сетевую программную оболочку поддержки системы дистанционного обучения ОРОКС.

13. Предложена методика создания с учетом специфики конкретного учебного заведения инструментальных средств поддержки администрирования учебного процесса, реализуемого по дистанционной технологии.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Соколова, Натэлла Юрьевна, 2004 год

1. Автоматизированные информационные системы. Криницкий H.A., Миронов Г.А., Фролов Г.Д./ Под ред; A.A. Дородницына.- М.: Наука. Главная редакция физико-математической литературы, 1982.

2. Антонюк Д.А., Попов С.Н. Методика построения мультимедийного курса на основе дистанционного компьютерного обучения студентов.-Открытое образование №1,2004.

3. Боггс У.Боггс Mi UML и Rational Rose: Пер. с англ.- М.: "ЛОРИ", 2001.

4. Буч Г. Объектно-ориентированный анализ и проектирование с; примерами приложений на С++, 2-е изд./Пер. С англ. М.: "Издательство Бином!1, СПб.: "Невский диалект", 1999.

5. Буч Г., Рамбо Д., джекобсон А. Язык UML. Руководство пользователя: Пер. с англ.- М.: ДМК,2000.

6. Вендеров А.М. Проектирование программного обеспечения, экономических информационных систем: Учебник.- М.: Финансы и статистика, 2000.

7. Винкоп С. Использование Microsoft SQL Server 7.0. Пер. с англ.-К.;М.;СПб.: Издательский дом "Вильяме", 1999.

8. Власов A.B., Лыткин С.Л:, Яковлев В.Л. Краткое практическое руководство разработчика информационных систем на базе СУБД Oracle www.citforum.ru/database/oraclepr/index.shtml.

9. Высшая школа. /Под ред. Е.И. Войленко. Сб. основных постановлений, приказов и инструкций. В 2-х частях. 4.1,11. М.: "высшая школа", 1978;

10. Ю.Гнатуш А. CASE-технологии: что, когда, как?-1Т Manager, №6, 20041

11. Горбаченко И.М. Методы моделирования процесса общения и разработке интерактивных обучающих курсов: Диссертация на соискание ученой степени к.т.н.: 05.13.01-Красноярск,2001.

12. Грачев А. Объектно-реляционная СУБД Informix Universal Server -СУБД, №1-2,1998;

13. Грегори Йеркс, Ахмед Абуалсемид. Лучшие среды разработки Web-npmiOHceHHñ.-http://prosto.pp.ru.

14. Демин В.М. и др. Разработка моделей системы анализа учебного процесса- Проектирование и технология электронных средств, №1,2002.

15. Деревнина А.Ю., Кошелев М.Б., Семикин В:А. Принципы создания электронных учебников. Открытое образование, №2, 2001, с.14-17.

16. Документация на MySQL -/wvvw.citforum.ru/database/mysqldoc/index.shtml.

17. Дуплик C.B. Подсистема решателя задач в системе компьютерного обучения.- Открытое образование №5, 2003.

18. Елашкин М. Сервер Oracle: текущее состояние -www.citforum.ru/database/articles/oracleov.shtml.

19. Елманова H. DB2 Universal Database Компьютер Пресс, №9,2001,

20. Елманова Н. Средства разработки Java приложений. Компьютер Пресс№8,2003.

21. Жуков В. Разработка электронных курсов: обзор программных средств, е- Leming Word, №1, 2004.

22. Иванова Е., Вершинин М. Java 2, Enterprise Edition. Технология проектирования и разработки. СПб.: БХВ-Петербург, 2003.

23. Игнатова И.Г., Соколова Н.Ю. Инструментальные средства поддержки обучения на основе сетевых технологий. Информатика и образование, №3,2003, с.52-61.

24. Игнатова И.Г., Соколова Н.Ю; Информационная поддержка в системе администрирования учебного процесса Международная научно-техническая конференция "Электроника и информатика - 2002", МИЭТ, 19-21 ноября 2002, с. 101.

25. Игнатова И.Г., Соколова Н.Ю. Использование интерактивного контроля знаний для реализации индивидуального обучения по дистанционной технологии Конференция «Информационные технологии в экономике, науке и образовании», Бийск, апрель2001, с.167-168.

26. Игнатова И.Г., Соколова Н.Ю. Использование тестирования для управления траекторией индивидуального обучения Всероссийская конференция "Анализ качества образования и тестирования", Москва, март2001г, с. 141-143.

27. Г.Игнатова И Г., Соколова Н.Ю. Методические особенности разработки электронно-контролирующих модулей Конференция «Информационные технологии в экономике, науке и образовании», Бийск, апрель 2001,165-166.

28. Игнатова И.Г., Соколова Н.Ю. Проектирование базы данных для информационных систем поддержки управления удаленным обучением. Проектирование и технология электронных средств, №3, 2003, с.47-51.

29. Игнатова И.Г., Соколова Н.Ю. Способ хранения информации и генерация отчетов о взаимодействии преподавателей и студентов

30. Международная конференция "Новые информационные технологии в науке, образовании, экономике", Владикавказ, май 2002, с. 16-17.

31. Игнатович H. Интеграция технологий управления данными в DB2. Открытые системы, №7-8, 2001.

32. Использование технологий WWW для доступа к базам данных. -ЦНИТ НГУ www. citforum.ru/database/cnit/index. shtml.

33. Клоуд П., Норт Д., Мэйфилд М. Стратегии, шаблоны и приложения/Пер. с англ.-М.: "ЛОРИ", 1999.

34. Коннолли Т., Бегг К., Страчан А. Базы данных: проектирование, реализация, сопровождение. Теория и практика, 2-е изд.: Пер. с англ.: Уч. пос.- М.: Издательский дом "Вильяме", 2000.

35. Кострова В.Н. Системный подход к оптимизации и моделированию последовательности обучения в вузе.- Проектирование и технология электронных средств, №4, 2002.

36. Кошелев А. Общее и частное о Web-серверах.-КомпьютерПресс, №8, 2000.

37. Кустов В. Руководство администратора баз данных Informix-www.citforum.ru/database/informix2/index. shtm.

38. Ларман К. Применение UML и шаблоны проектирования.: Пер. с англ.: Уч. пос. -М.: Издательский дом "Вильяме", 2001.

39. Леоненков A.B. Самоучитель UML. СПб:: БХВ-Петербург,2001

40. Любарский Ю.Я. Интеллектуальные информационные системы,-М.:Наука, 1990.

41. Маклаков С.В; Моделирование бизнес-процессов с Bpwin 4.0-М.: ДИАЛОГ-МИФИ, 2002:

42. Малишевский А.В; Качественные модели в теории сложных систем.-М.: Наука, физматлит,1998.

43. Малыхин В.И.Социально-экономическая структура общества: Математическое моделирование.-М.:ЮНИТИ, 20031

44. Норенков И.П. Системные вопросы дистанционного обучения.-Информационные технологии, 2001 ,№3.

45. Павличенко Ю.А. Хатьков Н.Д. Автоматическое формирование индивидуального учебного курса. Открытое образование, №5, 2001.

46. Печенкин А. Организация выбора программного решения для электронного обучения, е- Leming Word- №1,2004.

47. Пэтчетг К., РайтМ: CGI/Perl: создание программ для Web: Пер. с англ.-К.:Издательская группа BHV, 2000.

48. Райордан Р. Основы реляционных баз данных/ Пер; с англ -М.:Издательско-торговый дом "Русская редакция",2001.

49. Рамбо Д., джекобсон А. Язык UML. Руководство пользователя: Пер. с англ.- М : ДМК,2000.5

50. Руководство по PHP 3.0 wwwxitforum.ru/internet/php3/index.shtml

51. Самарский A.A., Михайлов А.П. Математические модели.: Идеи. Методы. Примеры.-2-е изд., испр.-М::Физматлит,2002.бГ.Тиори Т., Фрай Дж. Проектирование структур баз данных: В 2-х кн. Кн.1. Пер. с англ.- М:: Мир, 1986.

52. Типовое положение об образовательному чреждении высшего профессионального образования (высшем учебном заведении) Российской Федерации, /http://www.ed.gov.ru/prof-edu/vish/rub/467/#pol:

53. Титарев JI.Г. Открытое образование как система открытых университетов; Дистанционное образование, №6, 2000, с.12-18.

54. Удальцов С.В: Технология разработки адаптивных систем дистанционного обучения на основе интеллектуальных программных агентов; Диссертация на соискание ученой степени к.т.н:.: 05.13.11-СПб, 1999.

55. Фаулер М., Скотт К. UML в кратком изложении. Применение стандартного языка объектного моделирования: Пер. с англ.- М.: Мир, 1999:

56. Федеральная целевая программа "Развитие единой образовательной информационной среды (2001 -2005годы)7 http://www.ed.gov.ru/ntp/fp/pfzp/post-p/656/.

57. Федосеев и др. Экономико-математические методы и прикладные модели. Учебное пособие для ВУЗов -М :ЮНИТИ, 2002

58. Философия Java. Библиотека программиста. 3-е изд./ Б.эккель,- СПб.: Питер, 2003.

59. Харрингтон Д. Проектирование объектно-ориентированных баз данных/ Пер. с англ. М.: ДМК Пресс, 2001.

60. Царев В. Преимущества дистанционного обучения.- Высшее образование в России, №4; 2000.

61. Черемных C.B. и др. Структурный анализ систем: IDEF технологии-М.: Финансы и статистика, 2001.

62. Шуленин А. Обзор новой функциональности. СУБД, №3,1998.