Методика разработки имитаторов глобальных вычислительных сетей как средства научения курсантов военных институтов ракетных войск работе с распределенными информационными системами тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 20.01.06, кандидат технических наук Трусов, Александр Владимирович

• Трусов, Александр Владимирович
• кандидат технических наук
• 2000

Оглавление диссертации кандидат технических наук Трусов, Александр Владимирович

ВВЕДЕНИЕ

1. АКТУАЛЬНОСТЬ ЗАДАЧИ ОБЕСПЕЧЕНИЯ УЧЕБНО-ЛАБОРАТОРНОЙ БАЗЫ ВОЕННЫХ ИНСТИТУТОВ РАКЕТНЫХ ВОЙСК ИМИТАТОРАМИ ГЛОБАЛЬНЫХ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СЕТЕЙ.

1.1. Тенденции развития глобальных вычислительных сетей и возрастание роли распределенных информационных ресурсов в инженерной практике.

1.2. Педагогические условия научения работе с РИС в инженерной практике.

1.3. Обоснование методологической базы разработки имитаторов глобальных вычислительных сетей

1.3.1. Принцип агрегирования в функциональном подходе к разработке имитаторов сложных человеко-машинных систем

1.3.2. Теоретико-множественная модель агрегирования ГВС как функциональной системы в имитатор.

1.3.3. Математическая постановка научной задачи

1.3.4. Состав и структура частных задач исследования .59 Выводы по разделу 1.

2. МЕТОДИКА ФУНКЦИОНАЛЬНОГО ПРЕДСТАВЛЕНИЯ ГВС.

2.1. Построение базовой информационно-поисковой системы

2.2. Установление класса учебных информационно-поисковых задач.

2.2.1. Модель информационного объекта.

2.2.2. Модель класса учебных информационно-поисковых задач.

2.3. Функциональное представление ГВС

2.3.1. Методологические аспекты функционального подхода к исследованию поведения сложных систем

2.3.2. Функциональная модель ГВС.

2.4. Исследование свойств подмножества записей

2.4.1. Показатели эффективности ИПС.

2.4.2. Свойства подмножеств записей.

2.5. Исследования поведения ГВС как функциональной системы.'.

2.6. Оценка дидактических свойств ГВС

Выводы по разделу

3. МЕТОДИКА АГРЕГИРОВАНИЯ ГВС В ИМИТАТОР

3.1. Постановка задачи раздела.

3.2. Обоснование критериев адекватности, исходного и агрегированного информационных ресурсов

3.3. Агрегирование информационного ресурса

3.4. Рекомендации, технические и программные решения по разработке тренажерных средств - имитаторов ГВС

3.4.1. Разработка имитатора РИС ГВС как объекта учебно-лабораторной базы ВИ PB.

3.5. Экспериментальное исследование дидактических свойств имитатора ГВС.

Выводы по разделу 3.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Методика разработки имитаторов глобальных вычислительных сетей как средства научения курсантов военных институтов ракетных войск работе с распределенными информационными системами»

Современные требования к профессиональным качествам выпускников Вузов, в том числе военных, определяемые едиными государственными стандартами на задачи и цели обучения в соответствии со специализацией, предполагают свободное ориентирование высококвалифицированных инженеров в гигантской массе знаний, накопленных человечеством. Известные классификационные подходы к этой задаче (УДК и МКИ) не гарантируют соответствия многих информационных источников тем разделам, за которыми они закреплялись в силу их семантической многозначности и по субъективным причинам. Низка оперативность получения данных, особенно новых.

Размещение и хранение библиографических компонентов в глобальных вычислительных сетях (ГВС) в "электронном" виде [26, 35, 64, 71] позволило вынести решение этой проблемы на принципиально новый уровень - уровень семантического поиска, более эффективного, чем классификационный. Однако потенциальные возможности доступа к информационному ресурсу (ИР) ГВС [12, 33, 34, 36, 40] вступили в противоречие с отсутствием единого (информационного) стандарта на его становление и развитие, это вылилось в сложность проведения целенаправленного информационного поиска и обусловило актуальность решения задачи научения работе с распределенными информационными системами (РИС) при наличии большого числа информационно-поисковых систем (ИПС) и предоставляемых ими услуг.

Однако использование ГВС в качестве средства научения сталкивается с трудностями режимного и финансово-экономического характера, особенно значительными в военных вузах. 5

Существующие имитационные программно-технические средства типа Intranet могут служить тренажерной базой для научения курсантов работе с РИС, поскольку их ИР укладывается в возможности компьютерных учебных классов объединенных в локальную вычислительную сеть (ЛВС) и находящихся в составе учебно-лабораторной базы имитаторов. Однако процедура агрегирования РИС в Intranet проводилась и проводится без достаточного обоснования и ориентирования на специальность выпускников, что привело к значительным потерям их дидактических свойств.

Актуальность настоящего диссертационного исследования вытекает из сложившегося противоречия между необходимостью наполнения учебно-лабораторной базы (УЛБ) военных институтов имитаторами ГВС и недостаточной адекватностью известных имитаторов распределенных информационных систем, что снижает качество научения. Поэтому объектом исследования выбраны глобальные вычислительные сети с распределенными информационными системами и их имитаторы как объекты УЛБ, а предметом исследования определены имитационные модели РИС в ГВС и их дидактические свойства. Данное противоречие преодолевается решением следующей научной проблемы:

- обеспечение адекватности имитационных моделей РИС на основе функционального представления ГВС и агрегирования информационных ресурсов в условиях ограничений на предоставляемую вычислительную среду. Целью исследования является разработка методики построения тренажерных средств с требуемыми дидактическими свойствами для научения курсантов военного института ракетных войск (ВИ РВ) работе с РИС.

Достижение поставленной цели требует решения следующих частных задач исследования: б

1. Построения базовой информационно-поисковой системы;

2. Установления класса учебных информационно-поисковых задач (ИПЗ);

3. Построения Функциональной модели ГВС;

4. Исследования свойства подмножества записей;

5. Исследования поведения функциональной системы;

6. Оценки дидактических свойств ГВС;

7. Обоснования показателей адекватности имитатора;

8. Агрегирования информационного ресурса ГВС;

9. Разработки программно-технической части имитатора;

10. Оценки дидактических свойств тренажера.

На защиту выносится:

1. Теоретико-множественная модель агрегирования ГВС в имитатор;

2. Методика функционального представления ГВС:

3. Методика агрегирования ГВС в имитатор;

4. Рекомендации, технические и программные решения по разработке тренажерных средств - имитаторов ГВС.

Диссертация состоит из введения, трех разделов, заключения, списка литературы и приложений.

Заключение диссертации по теме «Воинское обучение и воспитание, боевая, подготовка, подбор и расстановка кадров, управление повседневной деятельностью войск (в том числе по видам Вооруженных Сил, Тылу Вооруженных Сил, родам войск и специальным войскам)», Трусов, Александр Владимирович

Выводы по разделу 3

1. Достижение адекватности имитатора глобальной сети как одной из моделей этой сложной системы возможно лишь относительно некоторых ее сторон. Это касается, прежде всего, изоморфизма "экранов" и характеристик динамичности, включающих в себя мощность множества учебных задач, разнообразие вариантов решения учебных задач и вариации показателей эффективности поиска. В работе показано, что в этом смысле адекватность имитатора прототипу достигается сохранением на этапе агрегирования ИР его топологии.

Характеристики оперативности поиска в имитаторе могут быть существенно улучшены за счет уменьшения временных затрат на работу аппаратуры и ускорения анализа промежуточных результатов поиска на подмножествах записей меньшей мощности. Последняя характеристика вступает в противоречие с информационной адекватностью, которая по понятным причинам более приоритетна, но ограничена предоставляемой для имитатора памятью. Последнее обстоятельство приводит к необходимости решения оптимизационной задачи, состоящей в обеспечении максимальной информативности информационного поиска в агрегируемом ИР при упомянутом ограничении на память.

2. Полученный в диссертационном использовании алгоритм оптимального агрегирования ИР ГВС позволяет для известного класса учебных задач и их экспертно обоснованных решений построить множество компонентов связности как непустых непересекающихся подмножеств записей ИР, подлежащих сохранению в процессе агрегирования. Пропорциональность "сжатия" информации оптимальным гомоморфизмом

124 обеспечивается ранжированием записей в подмножествах по занимаемой памяти с предварительным их освобождением от информационно необоснованных, текстов и рефератов записей. Пошаговое, пропорциональное сжатие завершается после установления факта вместимости агрегирования ИР в предоставленную имитатором память. Естественно, множества возможных поисковых траекторий ГВС и имитатора в рамках установленного множества учебных ИПЗ совпадают с точностью до мощности записей всех промежуточных и завершающих шагов поиска.

3. Априорная известность точных решений ИПЗ в имитаторе делает легко осуществимой наблюдаемость эффективности поиска как со стороны обучаемых, так и со стороны руководителей занятия, в том числе, "электронных" педагогов. Это весьма важное, приобретаемое лишь в разработанной методике построения тренажеров ГВС дидактическое свойство, благодатно влияющее на процесс научения.

4. Экспериментальные исследования процессов решения ИПЗ в ГВС и на тренажере ГВС показывают убедительное преимущество имитатора по характеристикам выполнения типовых поисковых процедур, что ведет к сокращению времени поиска и, соответственно, к росту достижимого за учебное время числа решенных учебных задач, непосредственно связанного с приобретаемым уровнем научения.

5. Программно-технический анализ возможностей агрегирования ГВС в локальную сеть имитаторов позволил выработать ряд рекомендаций, представляющих собой технологические решения по построению тренажера заданной фронтальности, способного быть средством научения курсантов военных институтов ракетных войск стратегического

125 назначения навыкам работы с РИС ГВС, благодаря оснащению его информационного ресурса оптимальными множествами предметных областей, продиктованных заинтересованными в этом преподавателями, руководителями учебного процесса.

126

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате проведенного автором диссертационного исследования получены новые научные результаты:

1.Теоретико-множественная модель процедуры агрегирования ГВС в имитатор.

2. Модель класса учебных задач с заданными дидактическими свойствами.

3 . Функциональная модель ГВС,

4. Модель информационных объектов ГВС заданной топологии.

5. Научно обоснованная стратегия информационного поиска в ГВС.

6. Методика оценки дидактических свойств ГВС и имитатора.

7. Показатели адекватности имитатора ГВС с РИС.

8. Алгоритм оптимального агрегирования ИР ГВС.

Проделанная работа дала новое решение актуальной задачи, имеющей важное значение для научения выпускников военных вузов работе с РИС на основе имитаторов ГВС с развитыми дидактическими свойствами.

Практическая значимость работы:

1. Разработана методика создания имитаторов ГВС как объектов учебно-лабораторной базы.

2. Обеспечена возможность привития курсантам военных институтов РВСН навыков работы с РИС.

3. Повышена эффективность процесса научения работе с ГВС на основе развития дидактических свойств тренажерной базы.

127

Автор выражает глубокую признательность научному руководителю диссертации, заслуженному работнику высшей школы РФ, доктору технических наук, профессору Харитонову В.А. за руководство диссертационным исследованием и доктору технических наук, профессору Трефилову В.А., оказавшему методическую и научно-консультационную помощь в подготовке и проведение диссертационного исследования.

Автор благодарит за поддержку кандидата технических наук, доцента Дерябина А.И. и сотрудников кафедры 35 ПВИ РВ, оказавших практическую помощь при внедрение в учебный процесс результатов диссертационного исследования.

128

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Трусов, Александр Владимирович, 2000 год

1. Авербах А. 3. Автоматизированные системы управления предприятиями. //Общие вопросы разработки и внедрения АСУП. -Ростов-на-Дону. -1973. -С.40.

2. Алехина Г.Б. Проблемы информатизации учебного процесса военных инженерных институтов //Тезисы докладов Всероссийской научно-практической конференции «Региональные проблемы информатизации образования» (Регинформ-99). -Пермь,1999.- С.89-90.

3. Антопольский А.Б., Вигурский К.В. Технология формирования и использования электронных библиотек //Тезисы докладов 4-й международной конференции: Интеграция, информационные технологии, телекоммуникации (НТИ-99). -М., 1999. С.20-21.

4. Александров П. С. и другие. Англо-русский словарь математических терминов. М. : Мир, 1994. 416 с.

5. Алекперов Ф.А. Задачи построения систем оптимального управления нефтеперерабатывающими объектами, функционирующими в режиме непосредственного цифрового управления: Автореф. дис. канд. техн. наук. Баку. -1981. -124с.

6. Белый Ю.А., Иванников A.B. Тренажеры обучения массовым профессиям. Тренажеры в формировании профессиональных навыков при подготовке специалистов. //Тезисы докладов 1 Всесоюзного НТС. -М.: ВСНТО, 1979. С.37-38.

7. Бенецкий Э.М., Морозов Г.А., Оболенский JI.A., Черноиванов В. А. Внедрение автоматизированной системы управления производством' на базе пакетов прикладных программ. -М.: Статистика, 1980. 136с.

8. Барышев О.В., Гиляревский P.C. О релеватности первичных информационных запросов // НТИ, Сер.2. -1995. № б. -С.14-19.

9. Браун С. "Мозаика" и "Всемирная паутина" для доступа к Internet / Пер. С англ. М.: Малип, 1996. -168 е., ил.

10. Борковский А.Б., Зайчик Б.И., Боровикова Л.И. Словарь по программированию.- М.: Русский язык, 1991. 286с.

11. Басков П.В., Терехина Н.В. Технология использования Интранет-сети в современном учебном процессе //Тезисы докладов Всероссийской научно-практической конференции «Региональные проблемы информатизации образования» (Регинформ-99). Пермь, 1999. - С.91-93.

12. Войскунский В.Г., Франц В.И., Коррекция поисковых предписаний в документальных ИПС // НТИ, Сер.2. -1974. № 7. - С.7-12.

13. Войскунский В.Г. Адаптивный информационный поиск: теория и стратегия // НТИ, Сер.2. -1999, № 9.-С.1-10.

14. Виноградов И.М. и другие. Математическая энциклопедия.-М.:Советская энциклопедия,1984. С.1095-1098.

15. Гринберг A.C. и др. Состояние и основные направления развития работ в области создания многоуровневых180интегрированных АСУ / Белорусский НИИ НТП и ТЭИ-Госплана БССР. Минск, 1985. - С.23-25.

16. Гуглин И.H. Телевизионные игровые автоматы и тренажеры.- М.: Радио и связь, 1982. 272 с.

17. Демин Л.С., Жуковский Ю.Г., Семенин А.П. и др. Автоматизированные обучающие системы профессиональной подготовки операторов летательных аппаратов. М. : Машиностроение, 1986. - 24 с.

18. Денисов А.Е. Прикладные вопросы вузовской педагогики и психологии. Киев: КИСИ, 1985. - 85с.

19. Денинг В., Эссиг Г., Маас С. Диалоговые системы «Человек ЭВМ»: Адаптация к требованиям пользователя.- М.: Мир., 1984. -109 с.

20. Дризовский Л.М., Кисилева Э.В., Нехорошева Е.А. и др. Интегрированные АСУ //Обзорная информация ЦНИИТЭИ приборостроения. -1977. С.9-11.

21. Дженнингс P. (Roger Jennings). Windows 95 в подлиннике. (Пер. с англ.) -СПб.: BHV-Санкт-Петербург, 1995.-480 с.

22. Житков Ю.М. Глобльные сети: информация и средства доступа. Пермь: ОЦ НИТ при ПермГТУ, 1994. -135с.

23. Зеленин В.М. Электронные тренажеры. М. : Знание, 1986. -64с.

24. Зорин A.A., Методика построения интеллектуальных тренажеров для подготовки офицеров войсковых частей, Пермь. -1999, -148с.

25. Зорин A.A., Винокур В.М. Анализ подходов построения интеллектуальных тренажеров //Информационныеуправляющие системы. Материалы международнойконференции по информатике, Сб. Тезисов докладов, вып. III. -Пермь: ПГТУ. -1997. С.23-24.

26. Ибрагимов И.А., Алиев P.A. Диалоговая интегрированная автоматизированная система управления установкой ЭЛОУ— АВТ (часть 1) // Изв. вузов. Сер. нефть и газ. -1981. -С.73-82.

27. Ибрагимов И.А., Алиев P.A. Диалоговая интегрированная автоматизированная система управления установкой ЭЛОУ— АВТ (часть II) // Изв. вузов. Сер. Нефть и газ. -1982. -С.63-69.

28. Кирсанов Д. Понятный Интернет. СПб.: "Символ Плюс", 1996. - 252с.

29. Колосов Д.В. Использование ресурсов Интернет в качестве источника учебной информации / / Тезисы докладов Всероссийской научно-практической конференции

30. Региональные проблемы информатизации образования» (Регинформ-99) . Пермь, 1999. - С.37.

31. Крэйнек Д. (Joe Kraynak). Netscape Navigator с Windows 95. (Пер. с англ. В. Л. Григорьева). -М. : Компьютер, ЮНИТИ. -1996. -312с.

32. Квотерман Д. (John S.Quarterman) . The Matrix: Computer Networks and Conferencing Systems Worldwide. -Digital Press. -1990. -123c.

33. Кент Питер (Piter Kent). Использование Netscape 3. (пер. с англ.). -К.: Диалектика. -1997. -304с.

34. Красовский A.A. Основы теории авиационных тренажеров. -М.: Машиностроение, 1995. 304с.

35. Махмутов М.И. Вопросы организации процесса проблемного обучения. Казань: КГУ,1971. - 63с.

36. Медведев В. П. О требованиях к тренажерам с позиций системно-педагогического подхода. // Тренажеры в формировании профессиональных навыков при подготовке специалистов. Тезисы докладов 1 Всесоюзного НТС. М. : ВСНТО, 197 9. - С.37.

37. Морев В.Н. Организационно-технологические АСУ. JI. : Машиностроение, 1983. -121с.

38. Нестеров П.В., Белоногов Г.Г., Зеленков Ю.Г., Кузнецов Б. А., Пашенко H.A. Интерактивная системаавтоматизированного реферирования документов на основе словаря стандартных фраз // НТИ, Сер.2. -1991. №7. -С.13-15.

39. Нельсон С. (Stephen L. Nelson), Windows NT4 для занятых /Пер. с англ. С. Сидоров. СПб.: Питер, 1996. -288с.

40. Новиков A.M. Научно-эксперементальная работа в образовательном учреждении. М.: Российская академия образования, 1998. -134с.'

41. Новиков Д.А. Закономерности итеративного научения. М.: Институт проблем управления РАН, 1998. -96с.

42. Обухов В. И. Интеграция автоматизированных систем на основе эффективности и концентрации управления производством. -J1. : ЛДНТП, 1981. -56с.

43. Поспелов Д.А. Диалоговые системы в АСУ. М. : Энергоатомиздат, 1983. -83с.

44. Першиков В.И., Савинков В.М. Толковый словарь по информатике. М.: Финансы и статистика, 1991. - 543с.

45. Родли Д. (John Rodley). Создание JAVA-апплетов /Пер. с англ. Серия программирование для InterNet. - К.: НИПФ лх ДиаСофт Лтд", 1996. -384с.

46. Романов А.К. Тренажеры для подготовки операторов РЛС с помощью ЭВМ. -М. : Воениздат, 1980. -126с.

47. Резников Б.А. Системный анализ и методы системотехники. МО СССР, 1990. -522с.

48. Розин B.C. Перспективы развития АСУ и методов их создания // Обзорная информация ЦНИИТЭИ приборостроения. ТС-3. - Вып.5.- М., 1984. -С.36.

49. Стегрей К., Линда С. Роджерс (Karla Stagray, Linda S. Rogers). Официальное руководство по работе с системой OS/2 Warp /Пер. с англ. -СПб.: Символ-Плюс, 1996.528с.

50. Скурихин, A.A. Морозов В. П. Проблемы создания и функционирования комплексных АСУ //Управляющие системы и машины. -1981. -С.3-7.

51. Субботин М.М. Интеллектуальные технологии поиска и обработки текстовой информации как инструмент поддержки аналитической деятельности // НТИ, Сер.1. -1999. -№11. -С.5-10.

52. Уланов Г.М., Алиев P.A., Кривошеее В. П. Методы разработки интегрированных АСУ промышленными предприятиями. -М.: Энергоиздат, 1983. -67с. Харитонов В. А., Основы теории живучести функционально избыточных систем. Препринт №170. -СПИН РАН. -1993. -60с.

53. Хоникатт Джерри. Использование Internet. -Диалектика, Киев-Москва. -1997. -89с.

54. Юсупбеков Н.Р., Касымов С.С., Гулямов Ш.М. Проектирование ИПТК ПО -«Навоиазот» //Вычислительные системы и управление производством. -Ташкент, 1984. -С.5-7.

55. Якушина Е. В. INTERNET для школьников и начинающих пользователей. -М.: Аквариум, 1997. -256с. Интернет прорывается в каждый дом // Уралинформатика. -1998. -№ 6-7.-С.27-30.

56. Основные принципы проектирования тренажерных устройств для операторов объектов военной техники в США. // Межотраслевые вопросы техники: Научно-технический сборник. -М.,1978. -С. 29-35.

57. Диспетчеризация вычислительных процессов на ЕС ЭВМ при решении задач верхнего уровня ИПТК основным производством: Сб. трудов «Проблемы построения ИПТК» ЦНИИКА. -М.,1983. -С.9-12.

58. Некоторые перспективы развития СУБД // Сб. трудов «Проблемы построения ИПТК». М. : ЦНИИКА -1983. -С.25-27.

59. Konig K. D., Schonfeld R. Zur qualitativen und quantitativen Beurteilung des . Dialogbetribs// Rechintechnik-Datenverarbeitung. -1979. Vol. 16, -P. 911.

60. Трусов A.B. Построение интегрированных систем управления. Часть 1. Обеспечение надежности работы систем /ИЛ №150-98 Пермского ЦНТИ. -1998. 3 с.

61. Трусов A.B. Построение интегрированных систем управления. Часть 2. Комплексный подход в построении интегрированных систем / ИЛ№ 151-98 Пермского ЦНТИ. -1998. 4 с.

62. Трусов A.B. Метод построения интегрированной кабельной системы связи на предприятии / ИЛ№ 2 4 0-98 Пермского ЦНТИ. -1998. 3 с.

63. Трусов A.B., Харитонов В.А., Гревцев A.M., Беляков А.Ю. Принцип агрегирования в процедуре разработки имитаторов человеко-машинных систем. //Труды ПВИ РВ. Вып. 2. Пермь, 1999. С.7-10.

64. Трусов A.B., Харитонов В.А. Теоретико-множественная модель имитатора распределенных информационных систем. //Межвузовский сб. научных трудов: Информационные управляющие системы. Пермь: ПГТУ, 2000. - С.41-4 9.

65. Трусов A.B. Информационно-аналитическая система поддержки региональной инновационной деятельности