Расширение возможностей традиционных форм образования за счет использования технологий дистанционного обучения

В современных экономических условиях возник ряд серьезных проблем для высшей профессиональной школы связанных с резким увеличением спроса на образование значительно превосходящим возможности вузов и необходимостью сохранения качества образования при возрастающем объеме и усложнении знаний. Развитие информационно-коммуникационной инфраструктуры в Республике создало реальные предпосылки для использования технологий дистанционного обучения. Для этого организуется непрерывный контроль текущего уровня знаний учащихся региона при обязательном...

2015-09-17

178.19 KB

5 чел.


Поделитесь работой в социальных сетях

Если эта работа Вам не подошла внизу страницы есть список похожих работ. Так же Вы можете воспользоваться кнопкой поиск


Содержание

ВВЕДЕНИЕ 5

1. ДИСТАНЦИОННОЕ ОБУЧЕНИЕ И УПРАВЛЕНИЕ УЧЕБНЫМ ПРОЦЕССОМ 9

  1.  Современное состояние и  перспективы развития дистанционного обучения 9
    1.  Требования к образовательным  стратегиям в контексте телекоммуникационных технологий  18
    2.   Инструментальные программно-технические  средства проектирования дистанционных обучающих систем  21
    3.  Средства  телекоммуникационных технологий 28

2. Математическое обеспечение формирования информационного базиса в системе дистанционного обучения 38

2.1 Создание информационно-образовательной среды  системы дистанционного обучения 38

2.2 Моделирование информационного базиса СДО с использованием цепей Маркова  42

2.3  Оптимизация блочно- модульной структуры информационного базиса адаптивно - обучающих систем 45

3.ИНФОРМАЦИОННО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ОЦЕНКИ КАЧЕСТВА  ДИСТАНЦИОННОГО ОБУЧЕНИЯ 51

3.1 Структура  образовательного мониторинга в регионе 51

3.2 Модель оценки качества обучения 55

3.3 Разработка комплексного аппаратно-программного обеспечения образовательного мониторинга 58

Заключение 63

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 65

 


ВВЕДЕНИЕ

Актуальность исследования. Интенсивное развитие информационных технологий оказывает влияние на традиционные формы образования и образовательные услуги. Перемены, на пороге которых мы находимся, предполагают изменение существующих подходов к образованию. Поддержание статуса профессионала обязывает специалиста быть в курсе новых событий, технологий и достижений. В силу постоянно меняющейся картины на рынке труда, многие люди вынуждены кардинально менять свою специальность или приобретать дополнительные знания.

В современных экономических условиях возник ряд серьезных проблем для высшей профессиональной школы, связанных с резким увеличением спроса на образование, значительно превосходящим возможности вузов, и необходимостью сохранения качества образования при возрастающем объеме и усложнении знаний. Развитие информационно-коммуникационной инфраструктуры в Республике создало реальные предпосылки для использования технологий дистанционного обучения. На этой основе возможна разработка информационно-образовательной среды, способной обеспечить эффективное образование и переподготовку кадров за счет широкого доступа учащихся и преподавателей к высококачественным электронным образовательным информационным ресурсам, организации индивидуальных траекторий обучения, проведения непрерывного мониторинга качества полученных знаний, перехода к системе открытого образования на основе интерактивных дистанционных технологий обучения.

Значительная протяженность территории и сосредоточенность ведущих педагогических кадров в крупных городах делает ограниченным доступ широкой аудитории пользователей к традиционным образовательным ресурсам, что вызывает необходимость разработки и использование автоматизированных информационно-обучающих систем (АИОС) и их размещение в сети Интернет. Построение и проектирование АИОС в значительной степени должно ориентироваться на Internet-технологии. В настоящее время число Internet пользователей в республике составляет от 10% до 25% в зависимости от региона и по прогнозам специалистов может увеличиться в течение ближайших 5 лет до 50%, что связано с наметившимся экономическим ростом и уменьшением стоимости подключения (за счет увеличения числа пользователей). Использование информационных технологий является одним из приоритетных направлений в управлении  учебным процессом и обеспечении качества образования и в этой связи можно упомянуть работы казахстанских ученых Сыздыкова Д.Ж., Сарыпбекова Ж.С., Тукеева У.А.,  Мутанова Г…, Баймухамедова М.Ф. , а также зарубежных ученых Дьячко А.Г., Башмакова И.А.,Савельева А.Я. (один из первых, кто начал исследования по использованию АИОС в обучении), Довгяло А.М., Растригина А.Л., Леоновой Н.М. и ряда других авторов.

Сегодня  определенную важность представляет задача  организации эффективного непрерывного многоуровневого контроля за качеством обучения, соблюдением требований образовательных стандартов. В свете требований государственных образовательных стандартов, задача разработки системы образовательного мониторинга является актуальной.  Реализации такого рода систем получили название комплексного образовательного мониторинга.

Наибольшую эффективность образовательный мониторинг позволяет достичь на региональном уровне. Региональный уровень образовательной системы характеризуется достаточно большим количеством входящих в него учреждений, их типовым разнообразием.

Основной задачей образовательного мониторинга регионального уровня являете своевременное выявление несоответствия качества знаний учащихся региона требованиям  государственного стандарта. Для этого организуется непрерывный контроль текущего уровня знаний учащихся региона при обязательном требовании минимального  вмешательства в сложившийся учебный процесс. Кроме того, технология образовательного
мониторинга предусматривает организацию параллельных целевых срезовых и диагностических исследований для получения более точных и обоснованных данных для управленческого анализа. Сейчас, когда требования государственных образовательных стандартов находятся в завершающей стадии подготовки, задача разработки системы образовательного мониторинга регионального уровня является актуальной.
 

Проблеме автоматизации дистанционной технологии обучения, формирования информационного базиса в интерактивных адаптивно-обучающих системах, проектируемых на основе современных принципов построения моделей курсов (учебно-методических материалов (УММ) информационного базиса), позволяющих унифицировать требования к их блочно-модульной структуре, последовательности представления компонентов ИБ УММ, упаковке курсов в уникальные оболочки и среды, уделяется в настоящее время серьезное внимание.

Все выше сказанное и обуславливает выбор темы дипломного исследования и определяет ее актуальность.

Цель исследования.

Целью дипдомной работы является создание и технологическая проработка информационного базиса системы     дистанционного     обучения, разработка адаптивных методов и моделей дистанционного обучения, разработка и практическая реализация комплекса эффективного информационно-технологического обеспечения образовательного мониторинга регионального уровня.

Задачи исследования.

В соответствии с целью исследования в работе ставятся следующие задачи:

- выполнить анализ литературы и исследование практического состояния дистанционного обучения в сфере высшего и среднего профессионального образования;

- разработать  концепцию   информационной   среды   непрерывного образования   на   основе   системы   дистанционного   обучения,   методику   и технологии ее использования;

- формализовать  процесс  интерактивного обучения   на основе
концепции цепей Маркова и разработать на ее
 базе модели оптимизации
формирования     информационного     базиса     интерактивных     адаптивно
обучающих технологий;

- обосновать структуру  образовательного мониторинга в регионе;

- разработать комплекс аппаратно-программного обеспечения образовательного мониторинга.

Объектом исследования является среднее, высшее и дополнительное образование по очной и заочной формам.

Предметом исследования является расширение возможностей традиционных форм образования за счет использования технологий дистанционного обучения.

Методы исследования. Для решения поставленных задач были использованы принципы и методы системного подхода к организации учебного процесса, формированию электронных учебных материалов. Разработка подхода к управлению качеством обучения была осуществлена с использованием методов математической статистики и интегрированного анализа данных. Проведен анализ научно-методической литературы по теме исследования.

Практическая значимость.

Разработанная информационно-образовательная среда позволяет организовать процесс дистанционного обучения с использованием современных информационных и телекоммуникационных технологий. Предложенный в диссертации программный модуль оптимального формирования информационного базиса интерактивных обучающих технологий  может быть применен при создании компьютерных интерактивных средств изучения профессионально-ориентированной лексики на базе системы «Virtual Teacher vl.2». Использование оптимальной блочно-модульной структуры информационно-терминологического базиса способствует эффективному применению алгоритма интерактивного обучения, обеспечивая минимизацию общей трудоемкости освоения учебно-методического материала компьютерных курсов.

Объем и структура работы

Дипломная работа  состоит из введения, трех глав, заключения, списка литературы. Общий объем диссертационной работы составляет 103 страницы.

Во введении обосновывается актуальность выбранной автором темы исследования, поставлены цель и задачи, сформулированы полученные результаты, приводится краткое содержание диссертации по главам.

  В первой главе  рассматривается  современное состояние и перспективы развития дистанционного обучения. Отмечается, что стратегии развития ДО предусматривают появление новых технологий в сфере образования  и почти все они - цифровые. Они включают в себя программы гипермедиа, что позволяет обучаемому самому контролировать порядок освоения информационного массива, а также базы данных, доступные через Internet и другие сети, и даже интегрированные комплексы данных, что рано или поздно даст обучаемым возможность соединяться с видеокурсами, аудиоматериалами, базами данных и другим программным обеспечением прямо из дома или с места работы. Рассматриваются инструментальные программно-технические средства проектирования дистанционных обучающих систем

Во второй главе разработана концепция информационной среды непрерывного образования на основе системы дистанционного обучения, структуры среды, модели непрерывного образования, метода формализации электронных учебно-методических материалов.

А так же разработана   оптимизационная        модель        формирования информационного базиса интерактивных систем обучения, отличающаяся предложенной   в   диссертации   оригинальной   методикой   моделирования процесса   изучения ИБ УММ   с применением цепей Маркова с дискретным временем.

Впервые   предложены   и   программно   реализованы   алгоритмы
решения задач определения оптимальной по трудоемкости освоения блочно-модульной структуры  информационного базиса для случаев равномерной разбивки базиса и его синтеза из заданных блоков.

Третья глава  посвящена анализу применимости тестовой технологии для целей и задач образовательного мониторинга.

В данной главе предложена методика применения аддитивных формул для ряда тестологических характеристик, предложена задача оптимизации процедуры расчетов по ресурсному принципу, получены аналитические выражения для расчета ряда характеристик, для вычислений которых более не требуется полный перерасчет данных выборки, а достаточно знать лишь ограниченное число промежуточных параметров.

В работе проведена разработка комплексного аппаратно-программного обеспечения образовательного мониторинга и принципов функционирования комплексного аппаратно-программного обеспечения образовательного мониторинга (КАПО ОМ).

В  главе поставлен вопрос об унифицированной технологии организации образовательного мониторинга на региональном уровне как основе для построения единой республиканской системы контроля качества знаний. Реализация такой схемы предполагает единый подход к структурному построению региональных систем и использованию в них унифицированных технологических решений. Структурное единство и стандартные интерфейсные связи в принципе позволяют объединить информационное поле разрозненных региональных систем в единое целое.

В заключении сделаны общие выводы по дипломной работе.


1 ДИСТАНЦИОННОЕ ОБУЧЕНИЕ И УПРАВЛЕНИЕ УЧЕБНЫМ ПРОЦЕССОМ

1.1 Современное состояние и перспективы развития дистанционного обучения

Современная социально- экономическая ситуация в РК и в системе образования такова, что традиционные формы получения образования и модели обучения не могут удовлетворить потребностей в образовательных услугах, обычно сконцентрированных в больших городах.

Чтобы успешно решить проблему нехватки квалифицированных специалистов, необходимо переосмыслить отношение к современному образованию и профессиональной подготовке. Сегодня имеется потребность в создании новой технологической системы, которая позволила бы передать большому количеству людей большой объем информации и специальных знаний. Одним из наиболее перспективных направлений в этом отношении является внедрение дистанционного обучения на основе компьютерной и телекоммуникационной техники.

Системы ДО в настоящее время активно исследуются и развиваются и уже успели пройти путь в пять поколений, начиная от системы заочного обучения и кончая системами интеллектуального гибкого обучения, определяющим настоящее и будущее дистанционного образования и базирующимися на Web-технологиях с использованием информационно-телекоммуникационных сетей (ИТС) [1,56,60]. Выгоды сетевого обучения ясны: аудиторная и платформенная независимости. Сетевое обучающее программное обеспечение, один раз установленное и обслуживаемое в одном месте, может использоваться в любое время и по всему миру тысячами  учащихся, имеющих компьютеры, подключенные к Интернету. Тысячи программ дистанционного обучения и других образовательных приложений стали доступны в сети за последние годы.

Сегодня мы с уверенностью можем утверждать, что:

  •  ДО соединяет преимущества образовательных моделей и достижений цивилизации;
  •  Система ДО, ориентированная на профессиональное образование, наиболее полно отвечает ожиданиям заказчиков и потребителей образовательных услуг (личности, организации, государства, общества);
  •  ДО не модификация заочного обучения, а новая форма профессионального образования.

Можно определить дистанционное образование как образование, характеризующееся пятью основными моментами [2,60]:

  1.  Существование обучающего и обучаемого и, как минимум, наличие договоренности между ними.
  2.  Пространственная  разделенность обучающего и обучаемого.
  3.  Пространственная разделенность обучаемого и учебного заведения.
  4.  Двунаправленное взаимодействие обучаемого и обучающего.
  5.  Подбор материалов, предназначенных специально для дистанционного изучения.

Это определение охватывает ряд форм обучения - от основанных на печатных материалах, когда общение осуществляется по почте и телефону, до двусторонних видеокурсов, когда обучающий и обучаемый "встречаются" на телевизионных экранах.

В основном в дистанционном образовании существует два подхода в обеспечении поддержки обучения - расширение и трансформация. Эти подходы могут быть описаны следующим образом.

Модель расширения имеет место тогда, когда преподаватель ведет урок, технологически мало отличающийся от традиционного, расширяя его до других пространственных и временных рамок. Деятельность педагога, совокупность учебных материалов, учебная среда позволяет имитировать ситуацию обучения в условиях класса, а также компенсировать утраченные каналы общения и получения учебной информации. Данная модель обучения предполагает преобразование лекции и последующего обсуждения в классе в индивидуальные обучающие материалы.

Модель трансформации характеризует такие формы организации дистанционного обучения, которые не имитируют традиционное обучение, а представляют собой нечто новое, специфически связанное с используемыми технологиями связи преподавателей и учащихся.

Программы дистанционного обучения не обязательно являются примерами точного соответствия той или иной модели, однако знание различий между моделями важно для понимания проблем психологического и педагогического порядка, с которыми столкнулось дистанционное образование. Вместе с новыми методами и технологиями обучения дистанционное обучение привносит в теоретическую педагогику и образовательную практику новые понятия и термины, в первую очередь к ним относятся:

  •  виртуальный класс (группа);
  •  поддержка обучения (поддержка учащихся);
  •  учебные телекоммуникационные проекты;
  •  обратная связь;
  •  диалоговая технология;
  •  компьютерная связь;
  •  телеконференция;
  •  координатор, модератор, фасилитатор телекоммуникационного проекта (телеконференции).

Под виртуальным классом (группой) в зарубежной практике дистанционного образования понимается общность учащихся, взаимодействие между которыми при совместном выполнении ими учебных заданий происходит по компьютерным сетям. Виртуальный класс - понятие, свойственное трансформационной модели дистанционного обучения, так как можно предположить, что общение между учащимися с помощью компьютерной сети весьма существенно отличается от обычного. В условиях современного образования имеется опыт, на основе которого правильнее говорить о квазивиртуальных классах, когда учащиеся, не имеющие компьютеров дома, в совместной групповой деятельности используют компьютеры своей школы для общения с аналогичными группами из других школ (других городов).

Под поддержкой обучения (или поддержкой обучаемого) в дистанционном образовании понимают любые материалы, информацию, поступающую от преподавателя к ученику, находящемуся в другой географической точке. Процесс обучения мыслится как некоторая продолженная деятельность, в которой не должно быть перерывов (или они должны быть сведены к минимуму), связанных с тем, что учебно-методические материалы перестали поступать от преподавателя к обучаемому.

Учебный телекоммуникационный проект - одна из перспективных форм трансформационной модели дистанционного обучения, основанная на совместной (коллективной) деятельности учащихся, направленной на достижение некоторой модельной цели [57]. Цель, которая обычно ставится перед учащимися, носит не учебный характер и моделирует цель какой-либо научной или производственной деятельности (например, цель учебного проекта экологической направленности - выявить источники загрязнения окружающей среды в некотором районе). Такая модельная цель придает деятельности учащихся в проекте интегрированный характер, стимулирует у них навыки и умения работы в коллективе, с использованием разделения труда и ролей, а также активную социальную направленность. Важными отличительными чертами учебного телекоммуникационного проекта являются:

  •  его временная определенность и ограниченность (от двух недель до трех месяцев);
  •  использование компьютерных телекоммуникационных сетей и программных средств для обмена информацией между всеми участниками проекта, которые часто образуют виртуальную или квазивиртуальную группу;
  •  необходимость четкой организации деятельности учащихся, которая устанавливается координатором проекта.

Обратная связь в дистанционном обучении - обобщение соответствующего кибернетического понятия - означает поток информации от педагога к дистанционному ученику на стадии оценивания педагогом деятельности учащегося, его продвижения и успехов и несущая реакцию педагога на успехи учащихся, оценку его деятельности (одобрение или неодобрение).

Установлено, что планомерно и рационально организованная обратная связь чрезвычайно важна, так как способствует формированию устойчивой позитивной мотивации учебной деятельности. В традиционном обучении обратная связь осуществляется неосознанно, на уровне подсознания, с помощью мимики, жестов, интонации голоса педагога, его непосредственной реакции на ответ ученика в классе. При дистанционном образовании многие невербальные каналы общения педагога и ученика оказываются перекрытыми, поэтому обратная связь оказывается важнейшим опознанным и планируемым элементом педагогической технологии.

Диалоговая технология - конфигурация программного обеспечения, оборудования, а также межличностного взаимодействия и деятельности, обеспечивающая свободное общение.

Телеконференция - способ обмена текстовыми сообщениями с некоторыми сообществами заинтересованных в этом людей.

Компьютерная связь - совокупность способов использования компьютеров и телекоммуникационных сетей в качестве инструментов для организации связи. Компьютерная связь включает в себя:

  •  электронную почту, которая позволяет направлять сообщения в почтовые ящики пользователей сети;
  •  телеконференции, которые позволяют направлять сообщения всем участникам одновременно;
  •  доступ к удаленным информационным источникам, например библиотечным ресурсам, базам данных, серверам.

Дистанционное образования (ДО) за рубежом, в частности, в США, ныне входит в новую, очень важную фазу своего развития. После сравнительно долгого периода относительной стабильности в смысле неизменности основных технологий и методов обучения, и недавнего периода кардинальных изменений вследствие появления новых разнообразных сред (видео, компьютерных телекоммуникаций), ДО сегодня входит в фазу интегрирования и сближения технологий. Этот период окажет существенное влияние на практику обучения. Среди ключевых тенденций в развитии ДО необходимо указать следующие:

  •  одновременное развертывание (рост разнообразия) и сближение технологий;
  •  изменения в отношениях между преподавателями и учащимися;
  •  изменения отношений между учебными заведениями;
  •  возникновение устойчивых традиций.

В 80-х годах технологии ДО, использовавшиеся для создания учебных материалов, их доставки и взаимодействия между преподавателями и учащимися, были малочисленны и примитивны. В основном это были печатные материалы, видео- и, изредка, прямые телевизионные трансляции. Для доставки использовались обычная почта, кабельное и общественное телевидение. Взаимодействие осуществлялось за счет письменных сочинений, прямых консультаций но телефону и иногда с помощью аудиозаписей.

Десять лет спустя техносфера неузнаваемо преобразилась. Видеомагнитофоны имеются в 80% домов и ныне повседневно используются в ДО, а спутниковые антенны теперь начинают служить не столько развлечению, сколько образованию.

Самое главным является то, что в сферу ДО вошли живые, интерактивные среды, такие как микроволновое телевидение, аудиографика, сжатое видео, телеконференции, аудиоконференции и т.д. Все эти среды привнесли коренное отличие в отношения учащегося и учебного заведения. Печатные материалы, трансляции и даже видеокассеты имели дело с учащимся-одиночкой, новые же интерактивные среды используются преимущественно как расширители учебных аудиторий.

Сейчас можно предсказать появление новых технологий в сфере ДО. Почти все они - цифровые. Они включают в себя программы гипермедиа, что позволяет обучаемому самому контролировать порядок освоения информационного массива, а также базы данных, доступные через Internet и другие сети, и даже интегрированные комплексы данных, что рано или поздно даст обучаемым возможность соединяться с видеокурсами, аудиоматериалами, базами данных и другим программным обеспечением прямо из дома или с места работы.

Дистанционное обучение стало как никогда многосредовым. Неизбежно подключение все большего количества сред переноса учебной информации в качестве неотъемлемых способов преподавания курсов, как в рамках определенного курса, так и при межпредметных связях. Это, очевидно, скажется на принципах разработки курсов и планировании учебных программ в ДО, что выходит за традиционные рамки "проблемы доставки".

Многосредовость ДО сказывается и на том, как учебные заведения управляют своими ресурсами. Раньше учебные заведения ориентировались на техническую сторону обучения, например, вели курсы, основанные на использовании печатных материалов и телевизионных программ. Сейчас такой подход становится неоправданным. ДО сейчас ориентируется на гибкое удовлетворение потребностей учащихся в учебных курсах. Берет верх смесь технологий.

С другой стороны, взрыв технологических новаций изменяет понимание природы ДО. Ныне ДО включает в себя такие разные, даже диаметрально противоположные подходы, как самообучение и учеба в расширенной (виртуальной) аудитории.

Теперь ДО определяется не столько его носителями и средствами доставки, сколько природой взаимодействия партнеров по обучению.

С усложнением и расширением технологий ДО растет и круг организаций и структур, так или иначе вовлекаемых в этот процесс. Технология становится частью инфраструктуры учебного заведения: отныне с равным вниманием должны рассматриваться проекты, касающиеся не только исследований и/или администрирования, но и преподавания как такового. Следовательно, возникает более широкое сообщество субъектов, заинтересованных в капиталовложениях в образовательные технологии.

В то же время технологическая инфраструктура дистанционного образования распространяется за пределы учебных заведении, разрабатывающих дистанционные методики обучения. Вузовские технологии должны быть совместимы со средней школой и техникумами, соответствовать государственным и региональным образовательным стандартами. Соответственно ДО становится предметом законодательства по мере роста межрегиональных телекоммуникаций. Вопросами ДО начинают занимаются законодатели и соответствующие аккредитованные органы.

Прошедшее десятилетие ясно демонстрирует, как изменения в технологии влияют на отношения между учебными заведениями и обучаемыми. Ранее ДО имело дело с учащимися-одиночками. Традиция заочного обучения состояла в том, что любой учащийся представлял собой "класс одного учащегося". Ученик взаимодействовал лишь с преподавателем, но не с другими учащимися. Этой модели свыше ста лет, и именно она была взята за основу для телевизионного образования в 80-х годах. Телевизионные трансляции, как и заочное письменное обучение, были рассчитаны на одного учащегося, находящегося у себя дома. Такой подход весьма индивидуален в том смысле, что учащийся сам выбирает время, место и темп обучения. Но он не слишком ориентирован на индивидуальность учащегося, если учесть, что отбор материалов, дополнительная поддержка и порядок изучения дисциплин целиком зависят только от учебного заведения.

Начиная с середины 80-х быстро растут разнообразные интерактивные телекоммуникационные среды - спутниковые, микроволновые, сжатое видео, аудиоконференции и т.д [56,60]. Все это сделало групповое обучение центром внимания в ДО.

Новые среды позволяют расширить традиционную аудиторию до так называемой "виртуальной". В результате контроль за временем, местом и темпом обучения возвращается к учебному заведению, но учащиеся получают возможность общаться друг с другом.

В настоящее время появляется новый тип учебной группы -"сообщество учащихся"  - благодаря асинхронности таких телекоммуникационных сред как компьютерные конференции, электронная почта и голосовая почта.

Поскольку эти среды не предполагают одновременного вопроса и ответа, учащиеся могут снова сами выбирать время, место и темп, сохраняя возможность общения с другими учащимися, которые в это время работают с другой частью учебного курса или даже проходят совсем другие курсы в рамках программы. Цели общения в "сообществе учащихся" не столь дидактичны, сколь контекстуальны, подразумевая принципиально новый уровень общения помимо предусмотренного учебной программой.

Можно ожидать появление нового типа отношении в конце этого или начале следующего десятилетия. По мере того, как учащиеся получают доступ к большим базам данных, гипермедийным комплексам, видео и тексту с помощью компьютерных сетей, появляется новый тип учащегося - великолепно оснащенного для учебы, а лучше сказать, целого "сообщества молодых ученых". Учащиеся сами управляют временем, местом и темпом, широтой охвата и последовательностью учебного материала и, вдобавок, имеют возможность свободно общаться со сверстниками и преподавателями.

В конце 70-х учебные заведения действовали в сфере ДО самостоятельно. Они разрабатывали свои курсы, покупали готовые у других учебных заведений и обычно предлагали их в одной, хорошо разработанной области. Те немногие межвузовские связи, что были, ограничивались подходом в складчину при закупке курсов и их "доставке" обучаемым.

В 80-х годах эта тенденция заметно усилилась в связи с появлением спутникового ТВ, только теперь речь зашла, и о совместной разработке курсов. Предтечей межвузовских консорциумов был Среднеамериканский Университет, Более удачными моделями оказались Международный Университетский Консорциум и не дававшая аттестатов Национальная Университетская Сеть Телеконференций. Сейчас подобные образования прочно заняли свою нишу в сфере высшего ДО, но в свое время они казались значительным шагом вперед.

90-е годы принесли свои нововведения в отношениях между учебными заведениями. Наиболее значимая из них - сетевой открытый университет. Предшествовал ему Национальный технологический университет, который выдавал дипломы благодаря совместной работе многих крупных ВУЗов. Совсем свежий пример - это консорциум национальных университетов, который объединяет девять солидных ВУЗов, предлагающие национальную степень бакалавра в менеджменте. Этот консорциум был создан как результат деятельности университета Развития Разума, который и ныне продвигает создание других, более специализированных консорциумов в библиотечном деле и в области разработок систем преподавания с целью присуждения национальных степеней по этим специальностям.

Более того, впервые в истории американского образования наблюдается появление новых национальных университетов дистанционного образования, а также новых специальностей и ученых степеней, получаемых с помощью дистанционного обучения. Среди примеров можно назвать степень магистра делового административного государственного университета штата Колорадо, степень по информатике государственного университета Чикаго, степень по библиотечному делу Аризонского государственного университета, магистра управления образованием университета Джорджа Вашингтона, магистра акустики Пенсильванского государственного университета и, наконец, степень бакалавра по ядерной физике университета Мэрилэнда. [3,64]

В настоящее время ДО и высшее образование находится в процессе адаптации к происходящим в обществе изменениям. Новые техноинфраструктуры начинают определять суть образовательной среды так же, как когда-то упор на учебную аудиторию и кампус привели к понятию учебного времени. Назревает переосмысление роли образования, теперь менее зависимого от географического положения и более - от интересов профессиональных сообществ, которые  учебные заведения призваны удовлетворять посредством! подготовки молодых кадров и переподготовки старых. Эта же тенденция выразится в ближайшем будущем в массовой переработке учебных программ. Новые технологии ДО прекрасно подходят для оценки успехов обучаемых "по результатам", а следовательно, и для построения программ, ориентированных на выдачу реальных результатов. Таким образом, дистанционное образование третьего поколения наделит учащихся возможностью быть автономными познающими субъектами, значительно изменит привычные отношения учитель-ученик. Более того, новые технологии, среды и методы позволят однозначно определить те цели и задачи образования, которые долгое время лишь подразумевались, а именно подготовку к принятию решений, действиям в неопределенных проблемных ситуациях, развитие системы ценностей, межкультурное взаимодействие и общение. Все это может стать реальностью с внедрением методов ДО.

Можно указать несколько возможных стратегий развития ДО:

  1.  Учебным заведениям следует начинать думать о ДО в терминах взаимодействия между учебными заведениями, а не в терминах конкретных программ. Это потребует новых подходов к разработке программ3 поскольку ДО в состоянии распространиться за пределы различий между очным и заочным обучением и даже подготовкой и переподготовкой кадров.
  2.  Учебным заведениям надо продумать организацию и управление развитием ДО с целью более гибкого использования новых технологических возможностей в соответствии с нуждами конкретных программ. Потребуются новые организационные подходы по мере развития ДО от односредового к многосредовому.
  3.  Учебным заведениям необходимо определиться с целями и перспективами ДО определить учебные, технические и административные цели ДО и ответить на вопросы:              

-    какие учебные программы выиграют от внедрения ДО?

-    насколько глубоко следует внедрять ДО?

  1.  Учебным заведениям следует разработать модель своего взаимодействия, Она должны отражать потенциальные отношения со средней школой, техникумами, с бизнесом и промышленностью, а также другими учебными заведениями региона, всего государства и других стран.

ДО вышло из прошлого десятилетия как серьезный претендент на изменение всего высшего образования. Глубина этого изменения определяется тенденциями в использовании технологий, в пересмотре отношений между учебными заведениями, между учебными заведениями и учениками, в появлении новых видов деятельности внутри учебными заведениями. Нынешняя обстановка предлагает учебным заведениям небывалую возможность для создания такой образовательной среды, где технологии будут прежде всего сориентированы на потребности учащихся.

В ближайшей перспективе наиболее полно реализуется одна из центральных идей ДО – «открытое образование».

Толкование термина «открытое образование» приведено в табл. 1


Таблица 1

Суть термина «открытое образования»

 

Смысл термина «открытое образование»

Комментарий

Открытое в смысле доступное

Обучение с любого уровня, возраста, на расстоянии, без отрыва от основной деятельности

Открытое в территориальном смысле

Построено на широкомасштабных в географическом отношении образовательных сетях

Открытое в смысле саморазвития

Ориентировано на изменение вслед за изменением образовательных потребностей

Открытое в личностном смысле

Учитывает индивидуальные возможности обучающихся

Открытое в коммуникативном смысле

Построено на основе коммуникации между всеми субъектами образовательной системы

Открытое в смысле разнообразия форм взаимодействия

Допускает и развивает разнообразные формы общения

Открытое в смысле выбора образовательного пути

Создает условия для самоактуализации за счет выбора «траектории» обучения

Подобное представление об «открытом образовании» порождает много следствий для организации системы ДО. Одно из них состоит в необходимости воплощения в ДО сетевого принципа. Сеть образовательных центров одного образовательного  учреждения является обязательным условием осуществления образовательной деятельности в широком географическом пространстве.

С учетом этого образовательное учреждение ДО представляет собой следующую структуру (рис. 1). В качестве базового учебного заведения  могут выступать региональные университеты, образовательные центры  располагаются в городах и районах области или региона.

Региональные образовательные центры связаны с базовым учебным заведением посредством ИТС.

Резюмируя вышесказанное, можно отметить, что:

- дистанционное обучение как синтетическая, интегральная, гуманистическая форма обучения внедряется в системы образования всех стран мира практически на всех уровнях образования. Особое место занимают и активно развиваются корпоративные системы ДО для подготовки, переподготовки и повышения квалификации персонала на промышленных предприятиях и фирмах;

- в странах СНГ элементы ДО стали активно внедрятся с начала 1991 года. Количество образовательных учреждений, ведущих образовательную деятельность с использованием технологий ДО, на начало 1997 г, составило около 117. Степень использования технологий ДО в них различна: от экспериментального варианта до полноценного образовательного процесса;

- в республике Казахстан ДО достаточно эффективно применяется в следующих вузах: КазНУ им. Аль-Фараби, КазНТУ им. Сатпаева, Карагандинский технический университет, Казахстанско-Российский современный гуманитарный университет и др.

Рисунок 1 – Структура системы дистанционного образования

1.2 Требования к образовательным стратегиям в контексте  телекоммуникационных технологий

В начале 80-х образовательная компьютерная сеть предназначалась прежде всего для решения задач управления образовательными учреждениями. Сегодня ситуация изменилась. И главное изменение состоит в том, что компьютерная сеть начинает рассматриваться как средство обеспечения учебного процесса, подготовки и переподготовки педагогов, оперативной методической работы.

Использование компьютерных сетей для общения и доступа к удаленной информации требует появления новых подходов к обучению и делает возможным их создание. В образовательной практике могут найти применение все основные виды компьютерных телекоммуникаций:

  •  электронная почта;
  •  списки рассылки (List- серверы);
  •  электронные доски объявлений (BBS);
  •  телеконференции;
  •  Gopher- и WWW- серверы.

Технология и возможности компьютерных телекоммуникаций, в частности:

  •  общение многих со многими;
  •  общение, не ограниченное географическими расстояниями;
  •  общение, не ограниченное временными рамками;
  •  общение на основе текста, а не речи;
  •  общение, опосредованное компьютером влияет на основные характеристики общения людей с помощью компьютерных сетей. В образовательной практике все возможности компьютерных телекоммуникаций могут найти применение.

Особенно перспективные формы телекоммуникационного обучения:

  •  урок в режиме on-line;
  •  смешанный режим - компьютерные телекоммуникации и непосредственное общение учитель-ученик(и);
  •  телесеминары, теледискуссии и т.п.
  •  дополнение к существующим учебным курсам и предметам.

Очевидно, что на начальных этапах внедрения образовательных технологий на основе компьютерных телекоммуникаций, могут возникнуть существенные трудности и помехи, среди которых:

  •  недостаточно насыщенный компьютерный парк учебных учреждений и индивидуальных пользователей;
  •  недостаточное развитие компьютерных телекоммуникационных сетей в ресублике, их нестабильность;
  •  недостаточная компьютерная грамотность и информационная культура населения, что создает дополнительные психологические барьеры в развитии телекоммуникационных методов обучения.

Однако главной проблемой развития телекоммуникационного обучения являются создание новых методов и технологий обучения, отвечающих телекоммуникационной среде общении [28,33]. В этой среде ярко проявляется то обстоятельство, что учащиеся - не просто пассивные потребители информации, в процессе обучения они создают собственное понимание предметного содержания обучения. Потребуется коррекция устаревшей модели обучения, которая характеризовалась тем, что:

  •  в центре технологии обучения - учитель;
  •  между учащимися идет негласное соревнование;
  •  учащиеся играют пассивную роль на занятиях;
  •  суть обучения - передача знаний (фактов).

На смену устаревшей модели должна прийти новая модель обучения, основанная на следующих положениях:

  •  в центре технологии обучения - учащийся;
  •  в основе учебной деятельности - сотрудничество;
  •  учащиеся играют активную роль в обучении;
  •  суть технологии - развитие способности к самообучению.

Основные группы задач, решаемые с помощью сети, включают в себя:

  •  поддержку учебной работы учащихся;
  •  обеспечение взаимодействия между педагогами, обмен педагогическим опытом и дидактическими материалами;
  •  обеспечение доступа всех участников учебно-воспитательного процесса к быстро растущим информационным фондам, хранящимся в централизованных информационных системах;
  •  информационное обеспечение решения задач управления;
  •  информационная поддержка телеконференций, телесеминаров и дискуссий.

К задачам поддержки учебной работы учащихся группы относятся как обеспечение проведения учебных телекоммуникационных проектов, так и предоставление в распоряжение учащихся и педагогов средств безмашинной технологии для взаимодействия их внутри школы и изменения на этой основе методов и организационных форм учебной работы. Внутришкольная локальная сеть - основной инструмент для обеспечения решения этих задач.

Все, что мы говорим об учащихся, в полной мере относится при рассмотрении остальных задач и к педагогам. Несмотря на то, что школьники быстрее осваивают новые информационные технологии, без включения учителей в "новую информационную среду" радикальное повышение эффективности работы образовательных учреждений не возможно.

Все эти задачи достаточно новы и сегодня еще не всегда осознаются педагогами. Иx появление связано со значительными изменениями существующей практики организации жизни в школе. Широкое продвижение компьютерной коммуникации должно поддержать, а иногда и стимулировать этот процесс.

Приведенный перечень задач позволяет наметить следующую общую картину общеобразовательной компьютерной сети:

  •  локальная сеть, объединяющая вычислительные ресурсы внутри учебного заведения с достаточно большим количеством рабочих мест и мощным сервером, позволяющим учащимся и педагогам, находящимся за пределами школы, также пользоваться услугами этой сети;
  •  региональные узлы, обеспечивающие хранение и обработку "межшкольной" информации, обмен данными между локальными сетями отдельных учебных заведений, а также доступ к ресурсам глобальных компьютерных сетей.

В заключение следует отметить, что большая часть разработанных и применяемых программ сетевого обучения является не более чем статичными гипертекстовыми страницами и не поддерживает в достаточной мере проблемный и индивидуальный подход к обучению.

Вместе с тем, учебный процесс представляет собой совместную деятельность обучающего и обучаемого, который нельзя осуществить без создания проблемных ситуаций, без решения задач, где результаты их решения являются прямыми продуктами процесса обучения.

Появившиеся в последние годы адаптивные гипермедиа-системы существенно повышают возможности обучающих систем.

Целью адаптивных систем ДО является персонализация   гипермедиа-системы, ее настройка на особенности индивидуальных пользователей. Поддержка адаптивных методов в гипермедиа-системах оказывается весьма полезной в тех случаях, когда имеется одна система, обслуживающая множество пользователей с различными целями, уровнем знаний и опытом, и когда лежащее в ее основе гиперпространство является относительно большим.

1.3 Инструментальные программно-технические средства проектирования дистанционных обучающих систем

Ведущие фирмы в области информационных и сетевых технологий (Microsoft Corp., Borland, Hewlett Packard, National Instruments, Intel и др.) производят инструментальные системы, включающие все необходимое программное обеспечение для разработки и поддержки дистанционных систем обучения [4, 42,43,44]. Сюда входят программы для создания гипертекстовых, мультимедийных систем, средства для создания пользовательских интерфейсов, программное обеспечение математической обработки результатов исследования и пр.

Однако спектр задач, возникающих при создании дистанционных учебных курсов, значительно шире только подачи учебного материала обучаемому. Так, методическое обеспечение инструментального комплекса должно содержать полную совокупность средств, необходимых и достаточных для его использования в решении задач исследования и обучения:

  •  информационно-справочные данные для изучения теоретических основ исследуемых процессов, базирующиеся на применении различных форм представления учебной информации, включая приемы гипертекстового и полиэкранного структурирования, анимационного изображения изучаемых объектов и процессов для активизации формирования знаний и навыков обучающихся;
  •  программы имитационного компьютерного моделирования динамических процессов в сложных технических системах и их компонентах;
  •  средства подготовки и проведения натурных исследований сложных технических систем и их компонентов в режиме удаленного доступа;
  •  средства обработки и анализа экспериментальных данных для практической проверки адекватности применяемых математических моделей.

Необходимой составляющей частью этой подсистемы является подборка аз нескольких десятков контрольных вопросов и задач по каждому тематическому разделу изучаемого курса.

Банк заданий на проведение учебных исследований должен быть разработан таким образом, чтобы индивидуализировать выдаваемые задания и всесторонне охватить выполняемыми исследованиями основные проблемы, характеризующие конкретное тематическое направление. Оперативность получения необходимых экспериментальных данных позволяет формировать учебные задания поискового характера.

В соответствии с изложенными положениями средства программного обеспечения должны включать в свой состав ряд компонентов, выполняющих различные функции:

  •  ПО объектного уровня должно содержать набор программ-драйверов управления стандартными и специально разработанными средствами обмена информацией между компонентами, например, автоматизированного стенда.
  •  ПО компьютера-сервера предназначено для реализации дистанционного ' обмена информацией между аппаратными средствами автоматизированных лабораторных стендов и рабочими местами пользователей и должно выбираться таким образом, чтобы обеспечить работу технических средств телекоммуникации и, в частности, поддерживать протокол сетевого обмена TCP/IP.
  •  ПО рабочих мест пользователей выполняет несколько функций, для реализации которых целесообразно применять соответствующие инструментальные программные средства.

Основная часть ПО рабочего места пользователя может быть создана, например, с применением инструментальной системы прикладных программ LabWindows/CVI фирмы National Instruments (США). Данная система содержит встроенные средства связи с объектами исследования в реальном масштабе времени, а также средства разработки удобных пользовательских интерфейсов. Эти возможности обеспечиваются применением развитой библиотеки примитивов и достаточно полной, легко подключаемой библиотеки математической обработки результатов экспериментальных исследований, включающей программные модули полиномиальной и сплайн интерполяции, цифровой фильтрации, спектрального и корреляционного анализа и т.д.

Значительные потенциальные возможности имеют также современные объектно-ориентированные системы программирования, такие как Microsoft Visual C++ и Borland C++ в совокупности с библиотеками объектов [47,61].

Очевидно, что осуществить выполнение требований, предъявляемых к программному обеспечению всех уровней, с помощью какой-либо единой системы разработки невозможно. Необходимо применение различных средств разработки программного обеспечения по принципу соответствия их возможностей задачам разработки различных подсистем программного обеспечения исследовательского оборудования нового поколения.

Подавляющее большинство современных средств разработки программного обеспечения можно условно разделить на следующие группы:

  •  средства низкоуровневого программирования, основанные на языках программирования "Ассемблер" и "Си";
  •  средства визуального программирования, основанные на стандартах языков программирования высокого уровня, например, Си или Паскаль National Instruments LabWIndows/CVI и т.п.;
  •  средства объектно-ориентированного программирования (ООП) - Microsoft Visual Basic, Microsoft Visual C++, Borland C++, Watcom C++ и др.;
  •  средства визуального программирования, основанные на ООП - Borland Delphi (язык Object Pascal), Borland C++ Builder (язык C++), Microsoft Visual Basic 6.0, Microsoft Visual C++;
  •  средства графического программирования - National Instruments Lab-View, LookOut и Bridge View.

Разделение средств, в основе своей использующих ООП, на две группы довольно условно - все они, в принципе, являются визуальными средствами программирования. Однако Delphi и C++ Builder обладают большим набором средств для создания развитого интерфейса пользователя, стыковки с базами данных и т.п., практически не требующих неавтоматизированного программирования.

          Средства программирования низкого уровня

Средства программирования низкого уровня ("Ассемблер", Си и Паскаль) являются основным инструментом создания оптимальных по времени исполнения и надежности программ для микропроцессорных устройств, применяемых в  измерительно-управляющей подсистеме исследовательского оборудования.

Использование языка программирования Си существенно облегчает включение в программное обеспечение математических действий над числами с плавающей точкой, дополнительных математических операций, вплоть до некоторых функций анализа данных. Однако при этом становится неопределенным время исполнения программы, которое определяется качеством работы кросс-транслятора, тогда как время исполнения программы, написанной на ассемблере, легко определяется.

Поэтому желательно комбинированное использование этих двух языков , программирования при разработке ПО микропроцессорных устройств: Си для общей программы, со сложными алгоритмами и вычислениями, Ассемблер -для частей программы, время исполнения которых должно быть строго определено.

Пограммная система LABWINDOWS/CVI

Программная среда LabWindows/CVI [63] американской фирмы National Instruments представляет собой систему визуального программирования, основанную на языке программирования ANSI С, то есть на стандартном языке Си, без расширений ООП и C++.

LabWindows/CVI отличается присущими всем визуальным средствам программирования простотой и быстротой создания программ с развитым интерфейсом пользователя, а также большой библиотекой математических инструментов обработки цифровых данных. При этом поддерживается практически весь спектр оборудования, выпускаемого фирмой National Instruments и рядом других фирм, для цифровых измерений - встраиваемых измерительных карт, измерительных и управляющих модулей SCXI, VXI и PXI, промышленных микроконтроллеров.

Кроме того, в составе LabWindows/CVI есть инструментальные средства для работы с сетевым протоколом TCP/IP и для использования функций API (Application Programming Interface) - основы операционных систем класса Windows.

Отличительной особенностью LabWindows/CVI и созданного им программного обеспечения является их работа на основе так называемого Runtime-engine, который является прослойкой между программой иг операционной системой и осуществляет управление ее исполнением, координацию обмена данными и системными сообщениями программы с операционной системой. Это существенно увеличивает необходимые для нормального функционирования программы ресурсы компьютера и замедляет ее работу. Такой способ организации работы прикладных программ существенно ограничивает применение LabWindows/CVI при разработке программного обеспечения исследовательского оборудования нового поколения из-за возможного повышения системных требований к необходимому для нормальной работы программы компьютерному оборудованию.

Кроме того, отсутствие механизмов ООП значительно ограничивает функциональные возможности программ, созданных на LabWindows/CVI, или существенно увеличивает время, необходимое на их разработку.

Поэтому использование LabWindows/CVI для создания программного обеспечения исследовательского оборудования возможно для решения несложных задач, не требующих высокой скорости исполнения или серьезного математического аппарата.

Средства объектно-ориентированного программирования

Средства объектно-ориентированного программирования (ООП), такие как Microsoft Visual C++, Borland C++, Watcom C++ - являются основными средствами программирования в операционных средах семейства Microsoft Windows и применяются при создании программного обеспечения, к которому предъявляются требования высокой надежности и скорости работы при минимальных требуемых вычислительных ресурсах. Это в большей мере виртуальные драйверы устройств для самой операционной системы, служебные программы, программы для работы с сетью, мощные программные комплексы, например, Microsoft Word. Каждая из перечисленных сред разработки программного обеспечения обладает своими достоинствами и недостатками, но, в общем, все они практически идентичны в функциональном плане. Различия сводятся к оптимальности готового кода программ, скорости его работы, но они незначительны.

Однако все перечисленные средства ООП обладают существенным недостатком - они слабо приспособлены для разработки программного обеспечения с развитым интерфейсом пользователя. В них имеется некоторый набор стандартных элементов, таких как кнопки, текстовые поля, таблицы и т.п., но этот набор незначителен и пригоден для создания интерфейса, присущего системному программному обеспечению. В описываемых средствах, конечно, можно создать программу с любым по своей сложности интерфейсом пользователя, насыщенным графикой и удобными элементами, но на создание такой программы уйдет значительно больше времени.

Таким образом, средства объектно-ориентированного программирования при разработке программного обеспечения исследовательского оборудования целесообразно использовать при создании наиболее важных частей программного обеспечения  - серверов, модулей для работы в сети и т.п., не требующих развитого интерфейса пользователя.

Средства визуального программирования, основанные на ООП

Средства визуального программирования, основанные на ООП, -Borland Delphi, Borland C++ Builder - функционально ничем не уступают средствам, описанным выше. Но создание программ с помощью этих систем программирования занимает значительно меньше времени, чем, например, в Microsoft Visual C++, Это достигается благодаря наличию большого числа компонентов, начиная с простейших кнопок, и заканчивая компонентами для работы с сетью или каким-либо оборудованием. Однако механизм разработки программного обеспечения на основе компонентов влечет за собой неоптимальность исполняемой программы, вследствие чего она работает медленнее и требует больше ресурсов» чем такая же программа, написанная, например, на Microsoft Visual С++ или Borland C++.

К преимуществам Delphi и C++ Builder следует также отнести простоту работы с базами данных благодаря наличию специальных компонентов [57,65].

Богатые возможности Delphi и C++ Builder легко развиваются подключением других библиотек компонентов. В настоящее время существует множество различных библиотек для этих сред программирования, начиная от библиотек визуальных компонентов до мощных библиотек математического анализа. Особенный интерес при разработке программного обеспечения исследовательского оборудования представляет библиотека Component Works, разработанная американской фирмой National Instruments. Эта библиотека функционально повторяет библиотеку инструментов других продуктов этой компании - LabWIn-dows/CVI и Lab View, существенно расширяя спектр возможностей программ, созданных на Delphi или на C++ Builder.

Таким образом, средства визуального программирования, основанные на

ООП - Borland Delphi и C++ Builder, благодаря скорости разработки программ и функциональным возможностям наиболее привлекательны для использования при разработке программного обеспечения исследовательского оборудования нового поколения практически в любой его части, а особенно в части программного обеспечения высшего уровня. Использование этих средств возможно и при разработке ответственных частей программного обеспечения, таких как программное обеспечение серверов, модули работы с сетью или модули управления оборудованием благодаря как возможности использования функций API в составе программы, так и возможностью написания программы с применением только функций API [8].

Средства графического программирования

Средства графического программирования занимают особое место в ряду средств разработки программного обеспечения. Для разработки программы с помощью средств графического программировании кроме некоторых навыков, как правило, не надо знать языков программирования, владеть методикой программирования в среде Windows и т. д. Все программирование производится на уровне структуры и алгоритма программы.

Изначально средства графического программирования были предназначены для упрощения доступа инженеров и научных работников, не знакомых с программированием, к разработке систем автоматизации. В основном, имелось в виду программное обеспечение для управления измерительным оборудованием и обработки результатов измерений. Но постепенно развитие графических средств программирования позволило существенно расширить сферу их применения вплоть до разработки программ мониторинга и управления производством или технологическими процессами. Особого прогресса в данной области добилась фирма National Instruments [61]. Ее продукты LabView, LookOut и BridgeView следует рассмотреть отдельно.

LookOut представляет собой систему мониторинга и управления технологическими процессами: работа в реальном времени, поддержка большого количества стандартных измерительных и управляющих устройств, несколько уровней секретности и объявления нештатных ситуаций. Программная система в LookOut строится по принципу логической схемы, что оптимально для технологического процесса и абсолютно не приемлемо для более сложных задач (например, научных исследований), так как не позволяет строить сложные алгоритмы управления различными устройствами, осуществлять серьезную математическую обработку данных и многое другое. Поэтому для разработки программного обеспечевіия исследовательского оборудования LookOut непригоден.

LabView функционально ничем не уступает другим продуктам National Instruments (LabWindows/CVI или Component Works). LabView содержит подобные инструменты для создания интерфейса пользователя, работы с измерительным и управляющим оборудованием, математической обработки данных, работы в сети и т. д. К LabView также можно подключать программные модули, созданные в других средах программирования, например, C++ или LabWindows/CVL Программирование в LabVIew ведется на уровне диаграмм. Диаграммы в LabView - это схемы алгоритмов. Основные элементы "алгоритмического языка" LabView практически повторяют основные конструкции языка программирования Си.

При наличии определенных навыков создание достаточно сложной программы на LabView занимает у разработчика времени примерно на два порядка меньше, чем разработка такой же программы, например, на C++. Однако, основу LabView составляет runtime-engine, подобный аналогичному средству в LabWindows/CVI. Но в LabView оно выполняет значительно больше задач, благодаря чему LabView является практически самой быстрой и самой надежной системой в своем классе.

Однако LabView при всей своей привлекательности предназначена для создания небольших измерительно-управляющих систем, работающих в реальном времени, и не предназначена для разработки мощных, развитых программных комплексов, а тем более системного программного обеспечения, так как для этого LabView слишком громоздкая и медленная система. При создании подобных систем LabView будет проигрывать программам, созданным на C++, как по скорости работы, так и по необходимым компьютерным ресурсам. Поэтому LabView не подходит для создания программного обеспечения исследовательского оборудования.

BridgeView представляет собой построенную на основе LabView систему управления предприятиями и технологическими процессами с элементами разграничения доступа и системы предупреждений, заимствованных из LookOut, и ее использование при создании программного обеспечения для исследовательского оборудования также нецелесообразно.

Средства разработки баз и хранилищ данных

В настоящее время особенно остро ощущается потребность в информационной поддержке образовательного процесса. Для этого необходимо создание и внедрение обширных распределенных баз и хранилищ данных как основы такого информационного обеспечения. Внедрение такой системы кроме количественного роста объема доступной информации позволяет решить следующие задачи, стоящие перед образовательными учреждениями:

  •  активизация самостоятельной работы студентов;
  •  интенсификация и индивидуализация обучения;
  •  унификация аттестационных требований по дисциплинам на основе государственных образовательных стандартов;
  •  объективизация оценки эффективности профессиональной деятельности преподавателей;
  •  проведение внутривузовских аттестаций по отдельным элементам образовательных программ;
  •  организация обучения и аттестации для различных форм образования.

Анализ требований, предъявляемых образовательными учреждениями к создаваемым распределенным базам и хранилищам данных, показал, что такая база должна быть универсальной и масштабируемой. Кроме того, она должна точно соответствовать своему назначению, иметь понятный интерфейс для пользователей всех уровней, обеспечивать широкую доступность к информации, при одновременном усилении защиты конфиденциальной информации, максимально использовать имеющиеся технические средства [5,59].

Создание системы, удовлетворяющей таким жестким требованиям, возможно только при внедрении новейших технологий разработки. В настоящее время активно развиваются  направления создания традиционных клиент-серверных баз данных, использующих для обмена данными Интернет и локальные сети, и баз данных, использующих собственно Интернет-технологии для обмена данными.

Для создания современных баз данных широко используются и могут быть рекомендованы к применению системы Быстрой Разработки Приложений (RAD), позволяющие вести разработку средств поэтапно, на каждом этапе предъявляя пользователю для согласования результаты работы. К таким системам относятся широко распространенные Delphi, C++ Builder, PowerBuilder, a также пока не так широко распространенные специализированные системы RAD типа системы JAM фирмы JYACC (США). Для создания Web-ориентированных баз данных существуют собственные средства разработки, такие как WebSpeed 2.x фирмы Progress Software, Baiconur Web Application Server, Jbuilder Client-Server Edition, Symantec Visual Cafe Database Engine и др.[6,47]

Независимо от используемого средства создания распределенной базы данных, сложность разработки такой системы вызывает необходимость применения специальных программных средств для описания структуры проектируемой системы. Использование таких программных средств позволяет создавать детальные описания проектируемых систем, что значительно снижает трудоемкость создания за счет исключения ситуаций, когда программно реализуется система, отличающаяся от требуемой из-за ошибок в описании структуры. К таким средствам относятся система Silverrun и другие системы, реализующие методику описания сложных распределенных систем DATARUN.

В целом использование таких систем позволяет в короткие сроки создать действующую систему, которая будет совершенствоваться в процессе эксплуатации с учетом новых требований и выявленных недостатков. Возможность развития, заложенная на стадии проектирования, позволит такой системе долгое время выполнять требуемые функции с максимальной эффективностью.

1.4 Средства телекоммуникационных технологий

Телекоммуникационные технологии базируются на 3-х компонентах, среди которых: физическая среда передачи информации между абонентами (каналы), организационные структуры передачи информации (сети) и процедуры формирования информационных потоков (протоколы). При этом различают следующие виды названных компонентов:

Каналы имеют следующие разновидности:

  •  проводные (кабельные) - многожильные параллельные, телефонные, витые пары, коаксиальные, оптоволоконные;
  •  беспроводные - радиорелейные, спутниковые, оптические.

Сети могут быть локальными, корпоративными, глобальными. Протоколы принято различать на протоколы компьютерных сетей и полевые протоколы.

Перечисленные особенности организации телекоммуникационных подсистем необходимо знать, поскольку в конкретных регионах страны исторически сложились их конкретные виды. Принимая решение об организации образовательного процесса в соответствующем регионе, следует использовать существующие структуры или стремиться к переходу на применение более перспективных технических решений. Знание предельных возможностей используемой телекоммуникационной подсистемы позволяет более эффективно построить образовательный процесс в открытой образовательной среде.

В настоящее время происходит интенсивный процесс становления новых образовательных технологий, основанных на коллективном доступе к распределенным информационным и техническим ресурсам с использованием корпоративных образовательных сетей [7,8]. Однако отсутствие единой нормативной базы приводит к информационному засорению корпоративных сетей. Как было сказано ранее, широко рекламируемый режим телеконференций, порождая большие потоки информационного обмена, практически не привносит нового качества в процесс познания объекта изучения. Применение такого режима обмена учебной информацией объективно необходимо только в тех случаях, когда в ходе активного воздействия на удаленный объект появляется необходимость визуальной оценки результата, если его практически невозможно зафиксировать инструментальными средствами.

Проводные каналы

Параллельные каналы связи физически реализуются с помощью многожильного кабеля (или печатной платы), причем число жил (печатных проводников) выбирается в соответствии с требуемой разрядностью передаваемой информации (адресов, данных) - обычно 16, 24, 32, 64, В целях обеспечения компактности, расстояние между проводниками стараются уменьшать, однако при этом увеличиваются межпроводные емкостные связи, что приводит к возрастанию взаимных помех, особенно при больших скоростях передачи информации. Это обстоятельство и является естественным ограничением области применения параллельного канала связи. Как правило, он используется для организации высокоскоростных магистралей между отдельными функциональными устройствами, удаленными друг от друга в пределах от нескольких сантиметров до 1…2 м.

Диапазон скоростей передачи данных по параллельному каналу очень широк - от 10 Мбит/с (внешние магистрали повышенной протяженности 1-2 м) до 1000 Мбит/с (например, короткие внутри компьютерные магистрали).

Последовательные каналы связи различного типа, содержат преимущественно два проводника, взаимное размещение которых имеет следующие разновидности:

  •  Проводники размещены параллельно друг другу на некотором фиксированном расстоянии (телефонный кабель). Каналы, использующие телефонный кабель, самые дешевые (порядка О, 1 $/м), однако они наименее защищены от внешних помех, у них наиболее высокий показатель межпроводной емкости, а, следовательно, -низкая скорость передачи данных (не более 19200 бит/с);
  •  Проводники перевиты между собою с определенным шагом и помещены в экранирующую оплетку (витая пара). Такое решение позволяет значительно снизить уровень внешних помех, несколько уменьшить межпроводную емкость и увеличить скорость передачи данных до 10 Мбит/с. Стоимость такого кабеля несколько выше (порядка 0, 5 $/м);
  •  Проводники располагаются таким образом, что один из них образует центральную жилу, а другой - гибкую оболочку (оплетку) вокруг центральной жилы с использованием промежуточного изолятора (коаксиальный кабель). Данный кабель имеет практически такую же степень защиты от внешних помех, как витая пара, близкое значение межпроводной емкости и, следовательно, - аналогичную скорость передачи данных до 10 Мбит/с. Стоимость такого кабеля еще выше (порядка 1,0 $/м).

Уникальными возможностями для передачи данных обладает оптоволоконный кабель. Здесь отсутствует межпровсдная емкость, поскольку информация передается модуляцией светового потока. Скорость передачи данных возрастает до 100 Мбит/с и ограничивается не самим кабелем, а электронными системами преобразования информации. Практически обеспечивается полная защита от внешних помех. Стоимость такого кабеля наиболее высокая (порядка 2,0 $/м), но в пересчете на передаваемый бит информации оптоволоконный кабель является экономически наиболее выгодной проводной линией связи, естественно, при условии полного использования его возможностей.

Передача данных по последовательному каналу происходит последовательно бит за битом, поэтому при прочих равных условиях скорость передачи данных здесь, как минимум, в десять раз ниже, чем скорость передачи данных по параллельному каналу. В зависимости от организаций формирования и передачи данных принято несколько международных стандартов:

  •  Стандарт RS-232 является самым простым и надежным средством связи двух электронных устройств на расстояниях до 15 м. Он имеет возможность варьирования скорости передачи данных от 1,2 до 38Э4 Кбит/с, в зависимости от быстродействия подключаемых устройств. При создании исследовательского оборудования нового поколения последовательный канал, построенный на стандарте RS-232, становится удобным средством связи автоматизированного оборудования, снабженного интеллектуальными микроконтроллерами, и компьютера, выполняющего служебные функции (сервера), поскольку практически каждый компьютер в своем составе имеет стандартный порт RS-232.
  •  Стандарт RS-485 позволяет создавать систему связи сетевой структуры, т.е. включать на один канал связи более двух устройств. Технические средства поддержки данного стандарта позволяют обеспечить скорость передачи информации до 500 Кбит/с при удалении абонентов до 1500 метров. RS-485 следует применять в распределенных микроконтроллерных системах, когда расстояние между отдельными микроконтроллерами составляет более двух метров.
  •  Стандарт I2С также предназначен для включения в сеть нескольких устройств, но на расстояниях до 1 - 1,5 м. Контроллер шины I 2С, как правило, входит в состав специализированных микроконтроллеров, например, РСВ80С552 фирмы Philips, что делает его применение простым и удобным. Преимуществом стандарта I 2С для межпроцессорного обміена на малом удалении (около 1 м) является наличие встроенного аппаратного контроля ошибок и конфликтов на уровне приемопередатчиков, значительно снижающего количество ошибок при передаче данных и позволяющего существенно повысить скорость работы системы связи в целом (до 115 Кбит/с). [9].

Беспроводные каналы

С семидесятых годов началось развитие беспроводных линий связи для передачи данных. Первоначально наибольшее развитие получили радиорелейные линии, способные обеспечить передачу потоков информации со скоростями 32, 64, 128 бит/с. В дальнейшем скорости передачи информации по радиорелейным линиям были увеличены до 2048 Кбит/с и более. Недостатком радиорелейных систем является работа только в пределах прямой видимости и относительно высокая стоимость, поэтому они преимущественно используются при передаче потоков информации для привязки к мощным кабельным или спутниковым магистралям передачи информации.

Делались попытки строительства линий передачи информации по лазерным каналам передачи данных. Например, экспериментальная лазерная линия связи "МГУ - Главпочтамт", построенная в 80-е годы, работает и в настоящее время.

В ряде случаев используются комбинированные системы, когда в кабельные линии при преодолении больших преград, например, водных (крупные реки), делают лазерные вставки. Однако широкого распространения лазерные линии связи не получили из-за нестабильности связи при изменении погодных условий.

Наибольшее развитие в последние 10-15 лет получили спутниковые системы связи, где наблюдается устойчивый прогресс по следующим причинам:

  •  полнота охвата поверхности Земли;
  •  независимость от климатических и погодных условий;
  •  высокая надежность;
  •  возможность получения практически неограниченной пропускной способности. Например, система спутниковой связи "Ямал" имеет полную пропускную способность 12500 дуплексных каналов по 32 Кбит/с. При этом пользователям предоставляются каналы различных типов: 2, 4; 4, 8; 9, 6; ...; 2048 Кбит/с;
  •  приемлемые показатели по стоимости.

Здесь необходимо уточнить экономь Іескле особенности использования радиорелейной и спутниковой связи. Если не малых расстояниях радиорелейный канал в 6А Кбит/с (илі^ ствол в 2048 Кбит/с) выгоднее спутникового, на больших расстояниях сравнительная стоимость передачи информации по спутниковому каналу становится в 5 - 6 раз более выгодной.

Во всем мире широко развиваются системы сотовой радиосвязи. Первоначально они предназначались для ведения телефонных переговоров, но в последнее время все больше захватывают и область передачи "всех видов информации, предоставляя абоненту услуги по передаче данных с пропускной способностью от 96 до 2048 Кбит/с.

Стоимость передачи информации в сотовых сетях гораздо выше, чем в радиорелейных или проводных (до 1,0 $/мин за передачу данных со скоростью 64 Кбит/с), но предоставляемые пользователю удобства и простота сопряжения с глобальными сетями передачи информации даже при движении являются привлекательными для многих пользователей.

Перспективным направлением во всем мире признано создание гибридных систем передачи информации на базе ATM-технологий (Asynchronous Transfer Mode - тип коммутационной технологии, при котором по сети передаются небольшие порции данных фиксированного размера), в первую очередь, объединяющих достоинства сотовой и спутниковой связи.

В настоящее время развиваются программы по созданию всемирных сетей спутниковой связи ( «Иридиум», «Глобалстар», «Ростелесат» и др.) на низко летящих спутниках (одновременно от 40 до 120 спутников на орбите), позволяющих обеспечить доступ для передачи и приема всех видов информации (голос, данные, изображение) с мобильных или стационарных объектов.

Перспективным является создание линий лазерной связи в диапазонах инфракрасного и ультрафиолетового излучения. Во многих странах, в том числе в России, проводятся исследования в этой области, в том числе для передачи информации рассеянным или отраженным от верхних слоев атмосферы излучением.

Определенная номенклатура устройств для этих целей уже выпускается как за рубежом, так и в странах СНГ. Главным преимуществом этой техники является отсутствие затрат на использование частотного диапазона, составляющих существенную часть стоимости сотовых и спутниковых каналов связи.

Однако дальность подобных линий связи в настоящее время невелика (в среднем до 1,5-3 км), и они подвержены промышленным помехам. Ориентировочно стоимость использования каналов связи, построенных по этому принципу, будет от 1,5 до 3 раз меньше стоимости применения традиционных каналов.

В целом, беспроводные линии связи в последнее время получили мощный импульс развития, вызванный, с одной стороны, растущими в геометрической прогрессии потребностями в передаче больших объемов информации в минимальные сроки, при; обеспечении пользователю удобного, простого и экономически привлекательного доступа к информационным ресурсам; с другой стороны - бурным прогрессом цифровых методов передачи и обработки информации, появлением принципиально новых технологий обработки, организации передачи и сжатия информации, дальнейшей миниатюризацией электронных компонентов. Как показывает статистика, каждые десять лет потребность в передаче информации увеличивается в десять раз.

Поэтому в 1998-1999 годах ряд ведущих государств мира подписали Соглашение о совместном строительстве единого глобального информационного пространства, призванного как облегчить пользователям обмен информацией, так и обеспечить широкий доступ к уже созданным информационным ресурсам для всестороннего укрепления международного сотрудничества и доверия между странами.

Основные сетевые технологии

Сетевая топология описывает структуру объединения различных устройств. Существует несколько видов топологий, отличающихся друг от друга по трем основным критериям:

  •  режиму доступа к сети;
  •  средствам контроля, передачи и восстановления данных;
  •  возможности изменения числа узлов сети.

Основными применяемыми топологиями являются "звезда", "кольцо" и

шина. В звездообразной топологии вся информация передается через некоторый центральный узел. Каждое устройство имеет свою собственную среду соединения (каналы связи, программная поддержка). Все периферийные станции могут обмениваться друг с другом только через центральный узел. Преимуществом  этой структуры является то, что на среду передачи не может влиять никто, кроме ее собственника. С другой стороны, центральный узел должен быть исключительно надежным устройством. Кроме того, расширение сети возможно только в том случае, если организован порт для его подсоединения к центральному узлу.

В кольцевой структуре информация передается от узла к узлу по физическому кольцу Приемник копирует данные, регенерирует их вместе со своей квитанцией подтверждения следующему устройству в сети. Когда начальный передатчик получает свою собственную квитанцию, это означает, что его информации была корректно получена адресатом. В кольце не существует определенного централизованного контроля. Каждое устройство получает функции управляющего контролера (так называемый  маркер ) на строго определенный промежуток времени. Отказ в работе хотя бы одного узла приводит к нарушению работы кольца, а, следовательно, и к остановке всех передач.

В любой шинной структуре все устройства подсоединены к общей среде передачи данных, или шине. В отличие от "кольца" адресат получает свой информационный пакет без посредников. Процесс подключения к шине дополнительных узлов не требует аппаратных доработок со стороны уже работающих узлов сети, как это имеет место в случае топологии "звезда". Однако шинная топология требует жесткой регламентации доступа к среде передачи. Существует два метода регулирования такого доступа - "шинного арбитража":

  •  "фиксированный мастер" (централизованный контроль шины), в соответствии с которым доступ к шине контролируется центральным мастер-узлом;
  •  "плавающий мастер" (децентрализованный контроль шины) - благодаря собственному интеллекту каждое устройство само определяет регламент доступа к шине.

Протоколы компьютерных сетей

Среди протоколов информационных компьютерных сетей наибольшее распространение получило семейство (стек) протоколов TCP/IP (Transmission

Control Protocol / Internet Protocol). Его лидирующая роль объясняется следующими свойствами:

  •  это наиболее завершенный стандартный и в то же время популярный стек сетевых протоколов, имеющий многолетнюю историю;
  •  почти все большие сети передают основную часть своего трафика с
  •  помощью протокола TCP/IP;
  •  это метод получения доступа к сети Internet;
  •  этот стек служит основой для создания Intranet - корпоративной сети, использующей транспортные услуги Internet и гипертекстовую технологию WWW, разработанную в Internet;
  •  все   современные   операционные   системы   поддерживают   стек TCP/IP;
  •  это гибкая, технология для соединения разнородных систем как на уровне транспортных подсистем, так и на уровне прикладных сервисов;
  •  это   устойчивая   масштабируемая   межплатформенная   среда  для
  •  приложений клиент-сервер.

Протоколы TCP/IP делятся на 4 уровня:

Уровень IV   поддерживает все популярные стандарты физического и канального уровней:

  •  для локальных сетей - это Ethernet, Token Ring, FDDI, Fast Ethernet, 100VG-AnyLAN;
  •  для глобальных сетей - протоколы соединении  «точка-точка»  SLIP
  •  и РРР, протоколы территориальных сетей с коммутацией пакетов X.25, Frame Relay;
  •  разработана спецификация, определяющая использование технологии ATM в качестве транспорта канального уровня;
  •  при появлении новой технологии локальных или глобальных сетей она быстро включается в стек TCP/IP за счет разработки соответствующего RFC (Request for Comment) - серии документов, описывающих сетевые сервисы и протоколы.

Уровень III - это уровень межсетевого взаимодействия, который занимается передачей пакетов данных с использованием различных транспортных технологий локальных сетей, территориальных сетей, линий специальной связи и т.п.:

  •  В качестве основного протокола сетевого уровня в стеке используется протокол IP (Internet Protocol), который первоначально проектировался как протокол передачи пакетов в сетях, состоящих из большого количества локальных сетей, объединенных как локальными, так и глобальными связями. Поэтому протокол IP хорошо  работает в сетях со сложной топологией, рационально используя наличие в них подсистем и экономно расходуя пропускную способность низкоскоростных линий связи.
  •  К уровню межсетевого взаимодействия относятся и все протоколы, связанные с составлением и модификацией таблиц маршрутизации, такие как протоколы сбора маршрутной информации! RIP (Routing Internet Protocol) и OSPF (Open Shortest Path First), а также протокол межсетевых управляющих сообщений ICMP (Internet Control Message Protocol). Последний из перечисленных протоколов предназначен для обмена информацией об ошибках между маршрутизаторами сети и узлом-источником пакета данных. С помощью специальных пакетов ІСМР сообщается о невозможности доставки пакета, о превышении времени жизни или продолжительности сборки пакета из фрагментов, об аномальных значениях параметров, об изменении маршрута пересылки и типа обслуживания, о состоянии системы и т.п.

Уровень II называется основным. На этом уровне функционируют протокол управления передачей TCP (Transmission Control Protocol) и протокол дейтаграмм пользователя UDP (User Datagram Protocol). Протокол TCP обеспечивает надежную передачу сообщений между удаленными прикладными процессами за счет образования виртуальных соединений. Протокол UDP обеспечивает передачу прикладных пакетов дейтаграммным способом, как и IP, и выполняет только функции связующего звена между сетевым протоколом и многочисленными прикладными процессами.

Уровень I называется прикладным. За долгие годы использования в сетях различных стран и организаций стек TCP/IP накопил большое количество протоколов и сервисов прикладного уровня, к которым относятся:

  •  Протокол пересылки файлов FTP (File Transfer Protocol) реализует удаленный доступ к файлу. Для того чтобы обеспечить надежную передачу, FTP использует в качестве транспорта протокол с установлением соединений - TCP. Кроме пересылки; файлов протокол . FTP предлагает и другие услуги. Так, пользователю предоставляется возможность интерактивной работы с удаленной машиной, например, он может распечатать содержимое ее каталогов. Наконец, FTP выполняет аутентификацию пользователей. Прежде чем получить доступ к файлу, в соответствии с протоколом пользователи должны сообщить свое имя и пароль. Для доступа к публичным каталогам FTP- архивов Internet парольная аутентификация не требуется, и ее обходят за счет использования для такого доступа предопределенного имени пользователя Anonymous.
  •  В стеке TCP/IP протокол FTP предлагает наиболее широкий набор услуг для работы с файлами, однако он является и самым сложным для программирования. Приложения, которым не требуются все возможности FTP? могут использовать другой, более экономичный простейший протокол пересылки файлов TFTP (Trivial File Transfer Protocol). Этот протокол реализует только передачу файлов, причем в качестве транспорта используется более простой, чем TCP, протокол без установления соединения - UDP.
  •  Протокол telnet обеспечивает передачу потока байтов между процессорами, а также между процессором и терминалом. Наиболее часто этот протокол используется для эмуляции терминала удаленного компьютера. При использовании сервиса telnet пользователь фактически управляет удаленным компьютером так же, как локальный пользователь, поэтому такой вид доступа требует хорошей защиты. Поэтому серверы telnet всегда используют как минимум аутентификацию по паролю, а иногда и более мощные средства защиты, например, систему Kerberos.

Протокол SNMP (Simple Network Management Protocol) используется для организации сетевого управления. Протокол SNMP был разработан для удаленного контроля и управления маршрутизаторами Internet (шлюзами). С ростом популярности протокол SNMP стали применять и для управления любым коммуникационным оборудованием - концентраторами, мостами, сетевыми адаптерами и т.д.

Полевые протоколы

Сети, обеспечивающие информационные потоки между контроллерами, датчиками сигналов и разнообразными исполнительными механизмами, объединяются общим названием промышленные сети или полевая шина (Field-Bus). Протоколы, по которым работают полевые шины, относят к полевым протоколам.

Основная задача полевых сетей (следовательно, и полевых протоколов) -обеспечить совместимость на уровне сети аппаратных средств от разных производителей.

Предпочтительность того или иного сетевого решения как средства транспортировки данных можно оценить по следующей группе критериев:

  •  объем передаваемых полезных данных;
  •  время передачи фиксированного объема данных;
  •  удовлетворение требованиям задач реального времени;
  •  максимальная длина шины;
  •  допустимое число узлов на шине;
  •  помехозащищенность.

Часто улучшение по одному параметру может привести к снижению качества по другому, то есть при выборе того или иного протокольного решения необходимо следовать принципу разумной достаточности. Наиболее распространенными полевыми протоколами являются:

Протокол MODBUS разработан фирмой Gould Inc. для построения промышленных распределенных систем управления. Специальный физический интерфейс для него не определен и может быть выбран самим пользователем: RS-232С, RS-422, RS-485 или токовая петля 20 мА.

Протокол работает по принципу Master/Slave. В сети могут находиться одновременно один Master-узел и до 247 Slave-узлов. Master-узел инициирует циклы обмена данными двух видов: запрос/ответ (адресуется только \один из Slave-узлов) и широковещательная передача данных.

Протокол описывает фиксированный формат команд, последовательность полей в команде, обработку ошибок и исключительных состояний, коды функций. Каждый запрос со стороны ведущего узла включает код команды (чтение, запись и т.д.), адрес абонента, размер ноля данных, собственно данные и контрольный код. В набор команд входят чтение/запись данных, функции диагностики, программные функции и т.п. Протокол MODBUS можно назвать наиболее распространенным в мире. Он привлекателен своей простотой и независимостью от физического интерфейса.

Протокол BITBUS разработан фирмой Intel в 1984 году для построения распределенных систем, в которых должны быть обеспечены высокая скорость передачи и надежность. Протоколу был присвоен статус стандарта IEEE 1118. Используется принцип Master/Slave. Физический интерфейс основан на RS-485. Протокол не дает возможности построения сложных систем из-за простоты, структуры его информационных пакетов. Он определяет два режима передачи данных по шине:

  •  Синхронный режим используется для работы на большой скорости, но на ограниченных расстояниях: от 500 до 2400 кбит/с на расстоянии до 30 м.  При этом в сеть может быть включено до 28 узлов;
  •  Режим с самосинхронизацией, когда передача возможна на скоростях 375 Кбит/с (до 300 м) и 62, 5 Кбит/с (до 1200 м). Используя шинные повторители, можно объединять последовательно несколько шинных сегментов (до 28 узлов на каждом). Тогда общее число узлов можно довести до 250, а длину шины - до нескольких километров.

Протокол PROFIBUS (Process Field Bus) первоначально предназначался для выполнения следующих действий:

  •  организации связи с устройствами, гарантирующими быстрый ответ;
  •  создания простой и экономичной системы передачи данных, основанной на стандартах;
  •  реализации интерфейса между протоколами передачи данных и пользователем.

В PROFIBUS используется гибридный метод доступа в структуре Master/Slave и децентрализованная процедура передачи маркера. Сеть может состоять из 122 узлов, 32 из которых могут быть Master-узлами. В среде Master-узлов передается маркер - право проведения циклов передачи данных по шине. Все циклы строго регламентированы по времени, организована продуманная система тайм аутов [10].

Протокол PRGFIBUS является наиболее развивающимся и завоевывает все большую популярность.

В заключении следует отметить, что для региональной ИТС, предназначенной для целей ДО, наиболее предпочтительными являются беспроводные каналы и оптоволоконные линии связи.

В ближайшей перспективе достаточно эффективно будут использоваться системы сотовой связи с применением для ДО VIP-технологии.


2 МАтематическое и программное обеспечение формирования информационного базиса в системе дистанционного обучения

2.1 Создание информационно-образовательной среды  системы дистанционного обучения

Цель создания информационно-образовательной среды - повышение эффективности образования за счет использования новых информационных технологий, средств телекоммуникаций, создания баз электронных учебных и контрольно-измерительных материалов, разработанных в разных системах дистанционного обучения.

В рамках поставленной цели необходимо решить ряд задач, связанных с разработкой концепции информационной среды непрерывного образования на основе системы дистанционного обучения, структуры среды, модели непрерывного образования, метода формализации электронных учебно-методических материалов (ЭУММ).

В качестве основных требований к информационно-образовательной среде рассматриваются [11]:

Информационная     среда    должна    обеспечить     методическую     и технологическую   поддержку   всего   процесса   непрерывного   образования, включая доступ к различным ЭУММ, формирование ЭУММ с учетом требований пользователей, организацию непрерывного мониторинга качества знаний за счет использования тестов контроля знаний и других контрольных материалов.

Персонализация   различных   типов    пользователей    и    организация доступа обучаемых к различным сервисам и информационным ресурсам среды в соответствии  с  их  статусом  (школьник,  абитуриент, студент, аспирант, специалист, преподаватель, администратор) через настраиваемый интерфейс.

Организация обратной связи с преподавателями посредством традиционных видов связи, видеоконференций, электронной почты, форумов и
семинаров.

Обеспечение защиты информации с использованием программных и
физических способов обеспечения безопасности (установление подлинности,
управление доступом, конфиденциальность и целостность данных и т.д.).

Структура информационно-образовательной среды  системы дистанционного обучения (ИОС СДО), разработанная в соответствии с требованиями, изложенными выше представлена на рисунке 2.

Информационный модуль включает сведения об образовательном учреждении (ОУ) и его потенциале. Основная задача - информирование потенциальных пользователей ИОС о программах, курсах, специальностях и формах обучения, по которым ведется подготовка слушателей.

База ЭУМ содержит формализованный набор различных учебных материалов (тексты, иллюстрации, видеоматериалы и пр.), из которых, в соответствии с запросом пользователя (обучаемого или обучающего), формируются электронные учебники по различным предметам.

Модуль «Электронные библиотеки» обеспечивает доступ пользователей к ресурсам электронных библиотек различных образовательных учреждений (ОУ).

Сетевой модуль обеспечивает доступ к подразделениям ОУ, доступ и обмен информационными, методическими и учебными ресурсами между ОУ [14].

Модуль интеграции обеспечивает интегрирование разработанных разными авторами для различных СДО учебных материалов в единую базу ЭУМ среды за счет формализованного описания учебных материалов.

Модуль организации учебного процесса состоит из модуля создания ЭУМ, модуля проверки знаний и модуля обратной связи.

Рисунок 2 - Структура ИОС СДО

Модуль создания ЭУМ предоставляет инструментарий для автоматизированного создания ЭУМ (учебников, задачников, тестов контроля и самоконтроля).

Модуль проверки знаний предназначен для проведения текущего, рубежного и итогового контроля знаний посредством тестирования обучаемых.

Модуль обратной связи обеспечивает возможность проведения дискуссий, консультаций, обсуждений и пр. в режиме on-line и off-line посредством проведения форумов, чатов, системы переписки и видео-конференцсвязи.

Модуль управления учебным процессом включает административный модуль и модуль контроля за успеваемостью.

Модуль администрирования предназначен для учета контингента обучающихся (школьники, студенты, специалисты). Информационное наполнение базы данных этого модуля включает документы, регламентирующие подготовку школьников, студентов и специалистов по отдельным предметам, направлениям и специальностям ОУ (государственные образовательные стандарты, учебные планы, квалификационные характеристики и др.) [17].

Модуль контроля за успеваемостью содержит сведения об участии обучаемого в образовательных мероприятиях, уровне прохождения учебного плана, результатах выполнения контрольных мероприятий и пр.

В предлагаемой нами модели организации непрерывного обучения в ИОС СДО, ориентированной на расширение возможностей традиционных форм образования,

выделены следующие категории участников: обучающие - преподаватели ВУЗов, средних профессиональных учреждений; учителя школ, колледжей и лицеев; обучаемые — абитуриенты, студенты очного и заочного направления, специалисты; администраторы — специалисты, обеспечивающие поддержку и функционирование ИОС.

Предлагаемая модель непрерывного образования включает интеграцию очных и дистанционных форм обучения для всех уровней традиционного образования. Функциональное назначение такой модели состоит в организации широкого использования технологий обучения по индивидуальным программам, расширении возможных форм тестирования, контроля знаний, проведения консультаций с использованием Интернет-конференций и форумов, расширение самостоятельной работы за счет реферативных и проектных видов деятельности, что создает условия для творческого развития обучаемых.

Представленная модель сочетает в себе черты моделей «Обучение на основе кейс-технологий» и «Сетевое обучение» и является расширением возможностей и способов организации занятий в традиционном обучении [20]. Рассмотрим модель организации обучения в ИОС СДО.

Приведенная на рисунке 3 схема иллюстрирует взаимодействие участников (обучаемых и обучающих) образовательного процесса в ИОС СДО:

Представленный процесс обучения может быть реализован для всех уровней (среднее, высшее, дополнительное) и форм (очное, заочное) обучения и позволяет повысить качество учебного процесса за счет предоставления обучаемым расширенного набора учебных материалов. Это обеспечивает для студентов сокращение сроков изучения учебных дисциплин, для школьников -расширение спектра профильного обучения и обучение по индивидуальным программам, «приближение» заочной формы обучения к очной.

Рисунок 3 - Схема взаимодействия участников образовательного процесса

в ИОС СДО

Технология реализации процесса обучения в ИСО представлена на рисунке 4. На теоретических занятиях преподаватель в классе или/и с использованием Интернет-конференций излагает основные аспекты нового материала - цели и задачи, основные понятия, практическую применимость новых знаний, контрольные вопросы. Далее, обучаемый приступает к изучению нового материала посредством работы с ЭУМ и подготовки вопросов для обсуждения. На консультациях происходит обсуждение этих вопросов, проводятся дискуссии по интересующим темам, анализируются способы решения задач и формулируются контрольные задания. Далее, обучаемый выполняет контрольные задания, тесты контроля и самоконтроля. Аттестационные мероприятия (экзамены, защиты курсовых и дипломных работ и т.п.) при обучении в информационно-образовательной среде проводятся либо традиционно, либо при организации Интернет-конференций.

Рисунок 4 - Технология реализации процесса обучения в ИОС СДО

2.2 Моделирование информационного базиса  СДО с использованием цепей Маркова

В соответствии с принятым формализмом цепей Маркова, освоение информационного базиса может  рассматриваться как динамическая система, находящаяся в каждый из моментов - в одном из п состояний [19]:

Переменная , определяет номер шага в формирования структуры
базиса и не связана непосредственно со временем. Эта переменная
принадлежит некоторому множеству рассматриваемых моментов времени
Т.

Основное дoпущение, принятое в теории цепей Маркова-независимость вероятностей перехода из одного состояния в другое от предыстории процесса, т.е. состояния изменяются со временем случайным образом. Это изменение определяется матрицей переходных вероятностей

                                                 …     

                             p11(tk)  p12(tk)  …  p1(tk)

                            p21(tk)  p22(tk)   … p2(tk)  

        …   …        …         …     …

                              p(tk)  p(tk)  …  p(tk)                       (2.1)

Каждый элемент матрицы  показывает вероятность того, что если система в момент tk находилась в состоянии Si, то в момент tk+1 она окажется в состоянии Sj:  

Каждая строчка матрицы Р соответствует состоянию, в кoтopoм процесс находится нa данном шаге, а каждый столбец - состоянию, в которое переходит процесс в следующем шаге.

 Процесс случайного перехода системы из одного состояния в другое
называют цепью  Маркова.

Переходы во все возможные состояния (в том числе в себя) образуют полную группу событий, поэтому  для всех i=1,…,n,

В дальнейшем предполагается, что вероятности не зависят от времени,
т.е.цепь Маркова однородна.

  Пусть вектор-строка X(tk)=[x1(tk),..,ХN(tk)] - описывает распределение вероятностей нахождения системы в соответствующих состояниях в момент tk, то есть  xi(tk) - это вероятность того, что в момент tk система находится в состоянии Si. При этом  . Тогда  по теореме об умножении вероятностей и с учетом основного свойства Марковского процесса получим:

       (2.2)

где  pij(tk) выступают в роли условных вероятностей перехода в состояние Sj, при условии, что система находится в состоянии Si.

В матрично-векторной форме (2.2) примет вид:

X(tk+l)=X(tk)P             (2.3)

Должно также быть заданным начальное условие: X(t0)=X0, которое определяет состояние процесса на начальном шаге формирования информационного базиса.

Вычисляя последовательно X(tl), X(t2),…,X(tk) мы можем получить вероятностный прогноз графика построение системы базиса.

Множество   состояний   системы   S   подразделяется   на   множество невозвратных  состояний      и   множество   поглощающих  состояний S2.   Состояния, относящиеся к   множеству   S2,   соответствуют   завершению процесса [20].

Поэтому,   исключив   из   матрицы  Р строки и столбцы, соответствующие состояниям из  , и, обозначив оставшуюся матрицу Q,

можем вычислить так называемую фундаментальную матрицу цепи Маркова;

            (2.4)

где I-единичная матрица.

Каждый элемент      матрицы N представляют coбoй среднее число пребываний процесса в состоянии Si при  старте из состояния Si . В нашем случае старт всегда происходит из состояния Ss, поэтому достаточно рассматривать только первую строку матрицы N.

Зная ,   можно   вычислить   среднюю  трудоемкость  формирования структуры частотного словаря по формуле

            (2.5)

где -  трудоемкость j-го шага процесса освоения информационного базиса  УMM в часах.

В ряде случаев освоения ИБ УMM разработчика может интересовать оценка дисперсии трудоемкости курса. Для этой цели вычисляется матрица дисперсий числа пребываний процесса во множестве невозвратных состояний по формуле:

         (2.6)

                      
         где индексы
dg и sq обозначают соответственно выделение диагональных элементов   матрицы  N  и   возведение   в  квадрат   каждого   элемента  этой матрицы.

Если исследователя интересует не дисперсия, а среднеквадратичное отклонение числа пребываний процесса от среднего, которое вычисляется по известной формуле:

или в матричной форме

           (2.7)

Рассмотрим модель динамики освоения информационного базиса интерактивного курса на основе цепей Маркова с дискретным временем.  Представление процесса формирования базиса в виде цепи Маркова основано на ряде допущений. Кроме указанного выше основного допущения приняты следующие: допущение об однородности цепи Маркова (т.е. о независимости вероятностей от времени); о независимости трудоемкости шага формирования информационно – терминологического базиса от числа обращений к нему; о строгом следовании предписанному порядку выполнения шагов формирования информационного базиса [21].

В настоящей работе внимание сосредоточено на изучении отдельного ИБ для УММ интерактивной обучающей технологии. Предлагаемая в работе методика позволяет вычислить следующие оценки:

- распределение вероятностей прохождения различные наборов блоков
ИБ УММ (различные  блочно-модульных  структур ИБ)  на  каждом  шаге
процесса интерактивного обучения, в том числе  вероятность завершения
интерактивного курса студентом за заданное число шагов;

распределение вероятностей различных вариантом завершения
процесса интерактивного обучения, если такая возможность предусмотрена;

средняя трудоемкость освоения информационного базиса УММ;

дисперсия трудоемкости освоении ИБ.

Кроме того, возможны более тонкие исследования блочно-модульной структуры ИБ курса интерактивного обучения, например, зависимость общей трудоемкости прохождения курса от степени дробления его ИБ УММ на блоки и сборки их в модули УММ.

Исходная информация для модели включает список узлов (шагов процесса интерактивного обучения), граф связи между ними, матрицу вероятностей   перехода от узла к узлу  и оценку средней трудоемкости каждого шага. Список шагов процесса формирования информационного
базиса, трудоемкости их выполнений в часах и связи между ними
определяются, как правило, рабочей программой курса (например, для
ВУЗов).

Вероятности переходов могут первоначально оцениваться преподавателем экспертно на основе опыта работы с данным обучающим курсом и контингентом учащихся, а впоследствии уточняться по результатам оценки блочно-модульной структуры информационного базиса УММ на основе собранных статистических данных. То же касается и оценок трудоемкости отдельных шагов освоения ИБ интерактивного курса.

2.3. Оптимизация блочно- модульной структуры информационного базиса адаптивно - обучающих систем

Ранее уже отмечалась актуальность решения задачи оптимального дробления структуры информационного базиса УММ адаптивно-обучающих систем на модули. Далее покажем, как мы можем определить оптимальные характеристики ИБ при дроблении его на модули. Для дальнейшего анализа структуры ИБ УММ, сделаем следующие дополнительные предположения:

- Материал базиса достаточно однородный, что позволяет дробить его
на модули произвольного объема.

- Вероятность успешного выполнения контрольных мероприятий зависит от объема информационного модуля базиса, и при его увеличении она уменьшается.

Следуя часто используемой дидактической модели процесса   интерактивного освоения ИБ УММ, можно принять гипотезу об экспоненциальном характере зависимости вероятности успешного прохождения контрольных мероприятии от объема базиса. Если объем информационного материала (УМИ в целом по курсу)  некоторого базиса составляет  часов, то вероятность успешного выполнении контрольных мероприятий может быть представлена в виде [22]:

              (2.8)

где  (1/час) - константа, показывающая скорость снижения вероятности успешного завершения процесса освоения материала информационного базиса УММ в зависимости от его объема.

Зависимость (2.8) соответствует интуитивному представлению об
успешности процесса прохождения интерактивного курса Если объем
информационного базиса мал (), то вероятность освоения этого базиса
стремится к единице, а если он весьма велик (то вероятность его
освоения стремится к нулю.

Величина  зависит от вида (содержательного, структурного и т.п.) базиса, она может быть оценена экспертно или экспериментально на основе опыта работы с определенным видом информационно-терминологических базисов. Остановимся на оценке этого параметра.

В простейшем случае достаточно одного эксперимента. Пусть процесс
формирования информационного базиса определен объемом  часов. При
этом оценка вероятности успешного его завершения составила р. Из (2.8)
следует, что

         (2.9)

Если число экспериментов больше одного, то эту задачу можно решить с использованием метода наименьших квадратов. Предположим, проведено m экспериментов по прохождению базиса объемом  часов и получены вероятности успешного завершения этого процесса pl,...,pm. Тогда оценка параметра  может быть получена по формуле:

          (2.10)

Здесь     не   рассматриваются   статистические   оценки   достоверности полученных результате. Они могут быть получены на основе стандартных методик.

Рассмотрим  цепь   Маркова, описывающую вероятностный процесс изучения отдельного модуля информационного базиса УММ (рисунке 5).

                                                                       r

                  

                                                s                       1

                              q

            1

                                                    р

Рисунок 5 - Модель вероятностного процесса изучения отдельного модуля ИБ УММ

В данной модели выделены следующие состояния:

S1 - изучение теоретического материала ИБ УММ;

S2 - получение справок и консультаций при изучении теоретического материала,

S3 - выполнение контрольных мероприятий;

S4-завершение изучения модуля ИБ УММ.

Зададим  вероятности переходов из одного состояния в другое:

r-вероятность обращения за справками или консультациями при
изучении УММ интерактивного курcа;

s - вероятность перехода к контрольным мероприятиям;

р - вероятность успешного выполнения контрольных мероприятий и
завершения освоения модуля курса;

q - вероятность неудачи при выполнении контрольных мероприятий и повторного изучения модуля.

В рассматриваемой схеме выполняются очевидные соотношения:

 r+s=1, p+q=1          (2.11)

Матрица вероятностей переходов между состояниями:

                       s1  s2  s3  s4  

                  s1    0   r   s    0           s2    1   0   0   0            P= s3    q   0   0   p           s4    1   0   0   0          (2.12)

                                                        Выделим в Р матрицу вероятностей  переходов между состояниями невозвратного множества, которая обозначается Q.

                         s1  s2   s3            s1    0   r   s                      Q =   s2    1   0   0                              s3    q   0   0                                                                       (2.13)

           

Тогда  матрица  среднего  числа   пребываний  процесса  и состояниях невозвратного множества определяется по формуле(2.14):

  

 N= (I-Q)=     1   -r   -s 

                        -1   1    0            (2.14)

                        -q   0    1

где I – единичная  матрица размерности 3х3.

Поскольку процесс всегда стартует из  состояния Si, нам достаточно определить только первую строчку  матрицы N;  ее элементы  обозначим п1,..,п4. Проделав вычисления обратной матрицы (I-Q) , получим оценки среднего числа попыток изучения всех компонентов информационного базиса УММ - среднее число пребываний процесса соответственно в состояниях {S1,…,S4} при старте из состояния Si:

         (2.15)

при этом здесь n1 - среднее число попыток изучения информационно материала; п2 - среднее число обращений за справками и консультации  при изучении информационного  материала; n3 - среднее число попыток выполнения контрольных мероприятий.   

Обозначим       трудоемкости        изучения        всех        компонентов  информационного базиса УММ (в часах):

-трудоемкость изучения информационного материала (состояние S1);

1 –трудоемкость получения  справок и консультаций при изучении информационного материала (состояние S2);

2- трудоемкость выполнения контрольных мероприятий (состояние S3);

Суммарная трудоемкость прохождения информационного базиса УММ с учетом (2.15) определяется выражением:

        (2.16)

   Рассмотрим оценки параметров: входящих в формулу (2.16).

   Вероятность  r  определяются   экспертно  или   на  основе  обработки протоколов прохождения интерактивных учебных курсов.    Вероятность р определяется  формулой (2.11).

Трудоемкость  определяется объемом учебного курса, для которого формируется ИБ УММ, трудоемкость 1 может быть взята как некоторая доля величины :

            (2.17)

где  - доля затрат ид получение справок и консультаций, определяемая
экспертно или на основе статистики.

Трудоемкость 2 может быть представлена как сумма постоянной и переменной составляющих:

          (2.18)

где т (часов) - трудоемкость работы по выполнению контрольных  мероприятий и не зависящая от размеров ИБ УMM; - доля затрат на выполнение контрольных мероприятий.

В результате подстановки значений параметров (2.17), (2.18) формула (2.16) приобретет вид:

       (2.19)

причем

 - затраты на изучение  ИБ УММ.

 - затраты времени на выполнение контрольных мероприятий. Обозначим

        (2.20)

 С учетом (2.20) выражение для суммарной трудоемкости (2.19) упростится

               (2.21)

     Ниже рассмотрим задачу разбивки  некоторого информационного базиса УММ с общим объемом материала  часов на п модулей, каждый из которых имеет объем  часов, так что

                (2.22)

   Трудоемкость изучения  каждого модуля в соответствие с (2.21) составит:

         (2.23)

а  общая трудоемкость освоения базиса

         (2.24)

   Рассмотрим предельные случаи. При n=1  получаем формулу (2.21). При   

 и из (2.24) следует, что . Таким образом, функция R имеет, по крайней мере, один минимум.

  Выбирая количество модулей n и их объем , можно добиться наименьшей общей трудоемкости  освоения модульной структуры ИБ УММ.  

   Математически эта задача формулируется следующим образом: задан критерий (2.24) при условиях (2.22). Требуется найти такие n и , чтобы обеспечить оптимальные значения критерия (2.24):

        (2.25)

Задача (2.25) представляет собой задачу оптимизации нелинейного критерия при ограничениях на переменные. В аналитическом виде эта задача решается достаточно сложно, а численно может быть решена путем  перебора вариантов разбивки базиса УММ на модули, если  дополнительно задать процедуру формирования таких вариантов.

Наличие экспоненциальных множителей в выражении (2.24) свидетельствует о том, что наилучших результатов следует ожидать, если величины  и будут равны между собой.


3 ИНФОРМАЦИОННО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ОЦЕНКИ КАЧЕСТВА ДИСТАНЦИОННОГО ОБУЧЕНИЯ

       

3.1 Структура  образовательного мониторинга в регионе

В соответствии с законом «Об образовании» РК органам управления системы образования вменяется в обязанность контроль соблюдения государственных образовательных стандартов.  Министерством образования и науки РК утвержден минимум содержания основных общеобразовательных программ, и это означает, что задача разработки средств контроля качества подготовки обучающихся приобретает особую актуальность. Одним из наиболее эффективных механизмов, обеспечивающих органы управления образованием надежной и полноценной информацией о состоянии и тенденциях в качестве подготовки обучающихся  является образовательный мониторинг[59].

Эта проблема напрямую связана с повышением качества подготовки учащихся на всех этапах обучения. Система общего среднего образования призвана обеспечить фундаментальность знаний, достаточную для качественной подготовки будущих специалистов. Главным отличием системы общего среднего образования от остальных ступеней непрерывного обучения является его обязательность для всех категорий учащихся и универсальность по предметному охвату. Система высшего образования  нацелена на подготовку высококвалифицированных, конкурентоспособных  специалистов во всех отраслях производства и общественной жизни.

Требования государственных образовательных стандартов регламентируют в обязательном порядке обязательный минимум содержания основных образовательных программ, максимальный объем учебной нагрузки обучающихся, требования к уровню подготовки выпускников.Тем не менее,  государственные образовательные стандарты не могут учесть все особенности региональных образовательных систем. Поэтому законодательно кроме республиканской составляющей в государственных образовательных стандартах предусмотрена региональная компонента, призванная учесть местную специфику.

Организация эффективного непрерывного многоуровневого контроля за соблюдением требований образовательных стандартов является комплексной задачей. Реализации такого рода систем получили название комплексного образовательного мониторинга [58].

Наибольшую эффективность образовательный мониторинг позволяет достичь на региональном уровне. Региональный уровень образовательной системы характеризуется достаточно большим количеством входящих в него учреждений, их типовым разнообразием. Вместе с тем, регион может иметь особенности преподавания, связанные с местной спецификой. Вариативность же образовательных программ в регионе существенно ограничена единственной комбинацией совместных требований республиканских и региональных образовательных стандартов, поэтому можно использовать единый технологический подход при постановке задачи организации образовательного мониторинга регионального уровня, как подсистемы общей управляющей структуры образовательной системы региона.

Основной задачей образовательного мониторинга регионального уровня является своевременное выявление несоответствия качества знаний учащихся региона требованиям государственного стандарта. Для этого организуется непрерывный контроль текущего уровня знаний учащихся региона при обязательном требовании минимального  вмешательства в сложившийся учебный процесс. Кроме того, технология образовательного мониторинга предусматривает организацию параллельных целевых срезовых и диагностических исследований для получения более точных и обоснованных данных для управленческого анализа. Сейчас, когда изменились требования государственных образовательных стандартов, задача разработки системы образовательного мониторинга регионального уровня является актуальной.

Система такого уровня в обязательном порядке должна включать в себя проработку всех сторон обеспечения процесса: технологическую, методическую, техническую, программную. Как показал проведенный анализ существующих в настоящее время средств обеспечения образовательного мониторинга, наименее проработанной и исследованной является их информационно-технологическая составляющая. Нет единой, технологически цельной, методики организации и проведения массовых педагогических измерений, нет и механизма, поддерживающего данную технологию.

Информационное обеспечение остается одной из важнейших компонент успешного образовательного прогресса, необходимым условием квалитарной революции в системе образования. Роль государства в управлении качеством образования является ключевой. В первую очередь, это построение национальной системы требований к качеству образования - «Национальных образовательных стандартов». Вторым шагом будет являться обеспечение мониторинга за их соблюдением - «Система мониторинга качества образования» [59].

Такая система естественным образом решает задачу положительной обратной связи системы управления, при условии существования методологически корректной и научно обоснованной системы сбора параметров, характеризующих состояние образовательной системы и их адекватный анализ в реальном масштабе времени, пригодный для выработки действенных механизмов воздействия. В случае проведения массовых контрольных мероприятий, в рамках образовательного округа или региона, встает вопрос технологической (методической и технической) проработки всех этапов от подготовки испытательного материала до обработки результирующей  информации.

В рамках диссертации рассматривается организация системы тестового контроля качества знаний учащихся как единого технологического процесса. Тестовая технология, использованная для построения такой системы образовательного мониторинга, призвана дать инструмент инвариантного, не зависящего от особенностей образовательного учреждения, способа оценивания уровня обученности, единого для всех ВУЗов региона. Задачи менять классические формы контроля качества знаний не ставится. Тестовая технологи параллельный механизм контроля, имеющий свои преимущества и недостатки.

В связи с вышеизложенным представляется оправданной организация службы тестирования в общей схеме регионального образовательного мониторинга следующим образом (см. рисунок 6).

   - Организации                               - информационные связи

  - Деятельность                               - связи управления   мониторинга

        

      -  Информационные структуры

Рисунок 6 - Общая схема регионального образовательного мониторинга

Собственно разработкой новых тестов занимается «Лаборатория педагогических измерений». В ее задачи входит:

• общее управление всеми участками технологической цепочки;

•   работа с авторскими секциями;

• создание и отладка (апробация) новых тестов;

• разработка и адаптация методик применения тестов;

• разработка методик обработки и представления результатов тестирования;

• обучение тестовым методикам представителей образовательных учреждений региона.

«Служба аттестационного тестирования» занимается практическим применением тестов в соответствии с рекомендациями и материалами, предоставленными «Лабораторией педагогических измерений». В задачи этой службы входит;

подготовка оригинал-макетов печатных тестов и всех необходимых сопроводительных материалов при бумажной форме тестирования и мастер-копии тестов в необходимом формате при компьютерной форме опроса;

сертификация подготовленных тестов;

тиражирование тестового материала;

организационная работа с образовательными учреждениями по подготовке и проведению тестового опроса;

проведение тестового мероприятия силами образовательного учреждения или привлеченных работников с контролем соблюдения требовании методик;

сбор отработанного тестового материала и его утилизация;

сбор результатов тестирования, его сортировка и транспортировка к месту централизованной обработки.

«Информационно-аналитическая служба» замыкает технологическую цепочку. Ее задачами являются:

• сбор и хранение анкетных и статистических данных о субъектах региональной образовательной системы, поддержание актуальности этих данных;

  •  сбор и организация хранения первичных носителей результатов тестирования;

преобразование первичных результатов в машинную форму;

нормализация полученных результатов;

проведение статистической обработки результатов тестирования в объемах, необходимых для решения поставленной задачи;

подготовка пакета отчетных форм, пригодных для дальнейшего анализа специалистами органов управления образованием.

Организация хранения полученных результатов, для нужд временного анализа тенденций, а также для исследовательских целей «Лаборатории педагогических измерений».

Из сказанного видно, что каждое подразделение технологического цикла решает свои специфические задачи, причем в значительной степени их выполнение является внутренней функцией данного подразделения. .

Основным инструментом управления в образовательной системе является подсистема информационно-аналитической деятельности. С развитием компьютерной техники появляется все больше различных программных продуктов, предназначенных для поддержки разнообразных служб управления.

В рамках диссертационного исследования предложена авторская классификация существующих на текущий момент образовательных информационных систем:

Системы-справочники.

Системы-учебники.

Системы-задачники.

Системы-имитаторы и системы-тренажеры.

Тестирующие системы.

Сервисные системы общего назначения.

• Аппаратно-программные комплексы образовательных систем.

3.2 Модель оценки качества обучения

Данная глава посвящена анализу применимости тестовой технологии для целей и задач образовательного мониторинга. В связи с этим, уточнено понятие стандартизированного педагогического теста, соответствующее определению педагогического теста, выработанного  на совещании-семинаре по разработке единых критериев оценки аттестационных  технологий и систем, проходившем в январе 1998 года:

Тест учебных достижений - это инструмент для измерения соответствующих качеств обучаемых, который представляет собой квалиметрически  выверенную систему тестовых заданий, состоящих из предъявляемой час набора тестологических характеристик, в совокупности с оптимизированной  процедурой проведения тестирования и научно-обоснованной технологией обработки, анализа и интерпретации результатов.

Для формализации понятия стандартизированный педагогический тест было проведено исследование, направленное на получение описания «статистически среднего педагогического теста». С этой целью были проанализированы более 4 тысяч заданий (69 тестов) из отечественных и зарубежных источников, доступных по сети Internet и в печатном виде [64].

Как вывод, можно говорить, что стандартизованный педагогический тест состоит из заданий в основном закрытой формы, однако, в специальных случаях, допускается наличие в нем и других форм заданий. Задания закрытой формы обычно имеют по 4-5 дистракторов. Иногда используются задания со сложной структурой правильного ответа, когда верным ответом признается не один выбор, а несколько, вплоть до логических конструкций с «И», «ИЛИ» и «НЕ». Количество заданий в тесте вариативно.

Для целей массового тестирования необходимо предусмотреть технологию создания комплектов параллельных тестов. Такие тесты должны быть тестологически эквивалентными и полностью совпадать по формальным признакам.

Форма предъявления теста может быть как бумажной (бланковой), так и компьютерной. Исходная тестовая база при этом не должна меняться. Это накладывает ограничение на виды заданий. Нельзя использовать задания, например, предусматривающие оперирование физическими объектами.

Далее приводится полная методическая схема подготовки и применения

тестов (см. рисунке 7), которая может быть структурно разделена на три основные функциональные системы [64,65]:

подготовки тестового материала;

предъявления;

обработки.

дад

Рисунок 7 -  Методическая схема подготовки и применения тестов

Одной из серьезных проблем организации статистической обработки больших объемов данных является задача оптимизации процедуры расчетов по ресурсному принципу. В связи с этим предложена методика применения аддитивных формул для ряда тестологических характеристик [66].

Математически данное положение представим в следующем виде:

Пусть имеется два вектора исходных данных разной мощности к и l и вектор, включающий в себя все данные N=k+l:

= , , и  =       (3.1)

Пусть также имеется механизм получения (функционал) F некоего парами  Q на базе данных любого из этих векторов исходных данных:

Qа = F()

Q b=F()

Qc = F()     (3.2)

Требуется найти механизм получения (функционал) G для получения суммарного ( к +l) значения параметра Q, такой, что:

Qc=F() = G(+ G(,      (3.3)

Где вектора А и В имеют фиксированную размерность, и значения их членов связаны соответственно только с векторами а и b при помощи определенных правил преобразования [64].

Такие формулы были получены (их получение подробно приведено в диссертации) для ряда статистических характеристик, среди которых:

- средний тестовый балл:

TBN  = . TBK +  . TBL            (3.3)

- коэффициент надежности Спирмена-Брауна

RCnBp = 2       (3.5)

где r - коэффициент корреляции частей тестов X и Y:

 r xy =       (3.6)

где  N - тестовый балл i-го ученика, полученный по Х-вой части теста.

Задача  сводится к выводу аддитивного выражения в отношении расчета коэффициента корреляции r, которое имеет следующий вид:

r       (3.7)

где в общем случае

         (3.8)

  •  коэффициент надежности Фланаган-Рюлона:

R       (3.9)

- коэффициент надежности Кудер-Ричардсона :

R   (3.10)

где Т – средняя трудность заданий.

- коэффициент надежности Кронбаха:

R     (3.11)

Таким образом, получены аналитические выражения для расчета ряда характеристик, для вычислений которых более не требуется полный перерасчет данных выборки, а достаточно знать лишь ограниченное число промежуточных параметров. Практическое применение данной методики означает, что для получения нового корректного значения достаточно лишь сохранить ряд дополнительных (служебных) промежуточных результатов, в то время, как данные первоначальной выборки могут уже быть переведены в архив и быть недоступны.

3.3 Разработка комплексного аппаратно-программного обеспечения образовательного мониторинга

Данный раздел посвящен разработке структуры и принципов функционирования комплексного аппаратно-программного обеспечения образовательного мониторинга (КАПО ОМ).

При разработке КАПО ОМ ставится задача поиска компромиссного решения, учитывающего мнения как пользователей системы (оператора, автора тестов, тестолога, администратора), так и программиста-технолога, чьей прямой обязанностью является обеспечить приемлемые ресурсные (финансовые, материальные, временные и т.д.) затраты при достаточной эффективности работы. Исходя из оценок мощности предполагаемых информационных потоков, им выбираются программные среда и средства, подбирается аппаратное обеспечение для секторов работ [59].

Важным этапом работы программиста-технолога является правильное планирование проводимых работ по рабочим местам, определение номенклатуры необходимых для эффективной работы аппаратных средств.

На рисунке 8  представлена общая структурная схема комплекса и отдельных его функциональных модулей. Обоснована информационная модель хранения и передачи данных из системы в систему. Часть модулей предназначенных для решения ряда задач, не являющихся жизненно необходимыми для деятельности КАПО ОМ по прямому назначению, но значительно расширяющих его функциональность и универсальность применяемых алгоритмов, логически выделены в самостоятельный блок «Служебные системы».

В работе подробно рассмотрены алгоритмы работы таких основных модулей КАПО ОМ, как «Модуль ввода и редактирования тестового материала», «Модуль сборки и подготовки тестов к предъявлению», «Модуль сбора и предобработки результатов тестирования», «Модуль статистической обработки». Также освещены особенности применения таких служебных систем, как «Система безопасности», «Система архивирования» и «Система справочников - кодификаторов».

На рисунке 8  представлена общая структурная схема комплекса и отдельных его функциональных модулей.


Служебные системы

Базы  данных

Рабочие модули

Модуль ввода и

редактирования

тестового

материала

Модуль обеспечения безопасности

Система хранения тестового материала

Модуль сборки и

подготовки тестов

к предъявлению

Модуль

архивирования

тестового

материала

Система хранения готовых тестов

Модуль

предъявления

тестов

Модуль управления справочниками -кодификаторами

Система справочников -кодификаторов

Модуль сбора и

предобработки

результатов

тестирования

Модуль архивирования справочников

Система хранения результатов тестирования

Модуль статобработки

результатов тестирования

Модуль

архивирования

результатов

тестирования

Система хранения

результатов

обработки

Модуль

архивирования

результатов

обработки

Рисунок  8 -  Общая структурная схема КАПО ОМ

Исходя из требований реальных задач образовательного мониторинга регионального уровня, предложен и обоснован примерный состав аппаратно-программного обеспечения (см. рисунке 9).

Рисунок 9 - Схема аппаратной конфигурации КАПО ОМ

Оптимальная конфигурация КАПО ОМ для нужд регионального уровня  должна удовлетворять следующим положениям [68]:

Система построена на базе современной локальной вычислительной сети типа Novell NetWare или Windows NT;

Аппаратно-программный комплекс (АПК) базируется на высокопроизводительном специализированном файл-сервере с большим объемом дискового пространства;

В состав АПК входит не менее двух качественных (лазерных) принтеров, причем один из них является скоростной сетевой моделью;

Основной объем работ проводится операторами на рабочих станциях под управлением Windows 95/98 или NT Workstation; количество машин определяется объемами работ и может посегментно наращиваться;

Часть рабочих станций оборудуется дополнительным дисковым пространством и сканерами рулонного типа (или скоростными планшетными с автоподачей);

Комплекс может комплектоваться средствами выхода в Internet и системами удаленного доступа;

В состав КАПО ОМ включается как минимум одна машина с продвинутыми вычислительными возможностями, укомплектованная системой архивирования данных на внешних носителях («стат-машина»);

Часть машин имеет специальное назначение и может комплектоваться неразделяемыми машинными ресурсами.

Определенный интерес представляет собою методика выработки обоснованных управленческих решений на основе данных, предоставляемых аппаратно—программным  комплексом. Выработка обоснованного управленческого решения подразумевает наличие методически выверенной процедуры получения, обработки, а главное, интерпретации данных с учетом реальности воплощения предлагаемых рекомендаций.

В главе поставлен вопрос об унифицированной технологии организации образовательного мониторинга на региональном уровне как основе для построения единой республиканской системы контроля качества знаний. Реализация такой схемы (см. рисунок 10) предполагает единый подход к структурному построению региональных систем и использованию в них унифицированных технологических решений. Структурное единство и стандартные интерфейсные связи в принципе позволяют объединить информационное поле разрозненных региональных систем в единое целое.

 

Рисунок 10 - Унифицированная технология организации образовательного мониторинга

 


ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Анализ литературы и исследование практического состояния дистанционного обучения показали, что  учебным заведениям надо продумать организацию и управление развитием ДО с целью более гибкого использования новых технологических возможностей в соответствии с нуждами конкретных программ. Необходимы новые организационные подходы по мере развития ДО от односредового к многосредовому, поскольку в сферу ДО вошли живые, интерактивные среды, такие как микроволновое телевидение, аудиографика, сжатое видео, телеконференции, аудиоконференции и т.д.

  Широкое внедрение дистанционных образовательных технологий в     системе образования республики сдерживается недостаточным развитием компьютерных телекоммуникационных сетей, что обуславливает актуальность создания региональных ИТС для целей дистанционного обучения и управления учебным процессом.

Одной из главных проблем развития телекоммуникационного обучения является создание новых методов и технологий обучения, отвечающих телекоммуникационной среде общении.

Обобщая результаты  исследования, можно сделать следующие выводы:

1 Решена важная научно – техническая проблема, заключающаяся в совершенствовании технологии дистанционного обучения, разработке процессов автоматизированного формирования оптимальной блочно – модульной структуры информационного базиса интерактивных адаптивно – обучающих технологий. Представленные в работе результаты позволили повысить эффективность разработки и функционирования программно – информационных средств для систем интерактивного дистанционного обучения.

2. Проведена формализация процесса интерактивного обучения на основе аппарата цепей Маркова с дискретным временем и разработаны на ее базе модели оптимизации формирования информационного базиса интерактивных адаптивно – обучающих технологий.

3. Проведенный в работе анализ позволил обобщить существующий опыт построения систем образовательного мониторинга и разработать обобщенную схему организации контроля качества подготовки учащихся на основе тестовой технологии.

4. На основе анализа  существующей организации контроля качества подготовки учащихся общеобразовательных учреждений в регионе выявлена возможность ее рационализации путем создания единой службы педагогических измерений, представляющей аналитическую информацию для всех уровней управления, при следующих условиях:

согласование всех действующих систем обеспечения контроля;

использование стандартной формы контроля;

разработка единой технологии подготовки контрольных материалов с учетом действующих государственных образовательных стандартов (ГОС), включая их региональные компоненты.

С учетом специфики службы образовательного мониторинга конкретного региона, касающейся его ресурсной базы, административного деления, специализации и т.д., предложенная схема организации КАПО ОМ, которая может быть применена в любом регионе.

5. В качестве перспектив развития данного направления  исследований следует отметить ряд новых аспектов при использовании систем дистанционного обучения, которые возникают в связи с происходящей реформой высшего образования, в частности, в связи с переходом на кредитную систему обучения.


СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1.Агапонов С.В. и др. Средства дистанционного обучения. Методика, технология,  инструментарий / Под ред. З. О. Джалиашвили.- СПб.: БХВ-Петербург, 2003.- 336 с.: ил,

2.Романов А.Н.,  Торопцов В.С., Григорович Д.Б. Технология дистанционного обучения в системе заочного экономического образования.- М.: ЮНИТИДАНА, 2000.- 303 с.

3.Kobsa A., Pohl W. The user modeling shell system BGP-MS.-1995(Tech. rep., University of Konstanz).

4.Смольникова И.А. Информационные технологии и образование // http: // www.informika.ru /.

5. Касьянов ВН., Касьянова Е.В. Дистанционное обучение: методы и средства адаптивной гипермедиа // Вычислительные технологии, - 2004, - Т.9, Часть 2. - С, 333-341.

6. Зайцева Л.В. Методы и модели адаптации к учащимся в системах компьютерного обучения //Educational Technology & Society. — 2003. -Vol 6, N 4, P. 204—211.

       7. Диалоговые системы. Современное состояние и перспективы развития / Довгялло А.М.. Брановицкий В.И., Вершинин КП.и др. — Киев: Наукава думка, 1987. — 248 С.

8. Попов Э.В., Фирдман Г.Р. Алгоритмические основы интеллектуальных роботов и искусственного интеллекта. — М: Наука, 1976.

9. Элти Дж., Кумбс М. Экспертные системы; концепции и примеры. —М Финансы и статистика, 1987. -243 с.  

10. Brusilovsky P. Adaptive and intelligent technologies for Web-based education \\ Konstliche Intelligenz. Special Issue on Intelligent Systems and Teleteaching. — 1999. — N 4. - P. 19—25.

11. Зеленков, П.В. Алгоритм формирования информационного базиса мультилингвистической адаптивно-обучающей технологии / П.В.Зеленков, Т.А. Ковалева // Вестник НИИ СУВПТ-2003. –  Вып. 11 – С.185-190.

12. Cohn D. LCaming to probabilistically identify authoritative documents.In Proc. 17 th International Conf on Machine Learning, pages 167-174, 2000.

13. Everett. D. R. Cjmputer-Mediated Communikation as a Teaching Tool: a Case Study//Jornal of Resarch on Cjmputing in Education. –Vol. 26, Iss.3 Spring, 1994.  Pp. 336-357.

14. Кабальнов, Ю.С., Минасов Ш.М., Тархов С.В. Модели представления и организация хранения информации в сетевой информационно-обучающей системе // Вестник УГАТУ Научный журнал Уфимского государственного авиационного технического университета. Т.5, №2(10), УГАТУ,2004, С,183-191.

15. Корпачева, Л.Н. Модели и методы поддержки принятия информационных решений в интерактивных системах обучения и контроля знаний/ М.И. Андрушко, С.Н. Ежеманская , Л.Н.Корпачева// Перспективные материалы, технологии, конструкции, экономика: Сб. научн. тр. по материалам Всероссийской научно-технической конференции. Вып. 10. – Красноярск: ГУЦМиЗ, 2004.-С.211-213.

16. Беляков, В.М. Разработка функциональной модели автоматизированной обучающей системы по русскому языку как иностранному. – Автореф. дис. ... канд. филол. наук. – М., 1996.

17. . Кирилова, Г.И. Информационные технологии и компьютерные средства в образовании //Educational Techology & Society, 2000 №4(1),http:// ifcts.ieee.org// Russian / depository / v4_il /html / 5 html.

18. Галеев, И.Х.  Модели и методы построения автоматизированных обучающих систем (обзор). // Информатика. Научно-технический сборник. Серия Кадровое обеспечение.-Вып.1. – ВМНУЦ ВТИ, 1990. С.64-72.

19. Rich E. User modeling via stereotypes // Cognitive Science. — 1978. —N 3. P. 329 — 354.

20. Тархов С.В. Управление адаптивным обучением и его оптимизация на базе теории абстрактных  автоматов  и марковских процессов // Информационные технологии моделирования и управления. Научно-технический журнал №1(19). Воронеж. Научная книга.. 2005, С.39-45.

21. Богданов   И.В.,   Крутий   И.А.,   Чмыхова   Е.В.   Проектирование
учебного процесса на базе современных информационных технологий / И.В. Богданов, И.А.Крутий, Е.В.Чмыхова// Телекоммуникации и информатизации образования, 2001. - № 1(2). - С. 71-84.

22. Данилин, А.Р. Создание  специализированных автоматизированных систем обучения  на базе ЭВМ. Сб. науч. трудов. – Свердловск: СГПТУ, 1982. – С.3-10.

23. Богданов   И.В.,   Крутий   И.А.,   Чмыхова   Е.В.   Проектирование
учебного процесса на базе современных информационных технологий / И.В. Богданов, И.А.Крутий, Е.В.Чмыхова// Телекоммуникации и информатизации образования, 2001. - № 1(2). - С. 71-84.

24.  Беспалько В.П. Элементы теории управления процессом обучения.
-
ML, 1991. – с. 126.

25. Норенков И.П. Стандартизация в области  компьютерных образовательных технологий // Информационные технологии. – 2003.- № 1. –С. 36-40.

26. Роберт И.В. Современные информационные и коммуникационные
технологии   в   системе   среднего   профессионального   образования.   Метод, пособие. - М.: НМЦ СПО, 1999. - 80 с.

27. Аверкин В.Н., Аверкин С.В., Карданова Е.Ю., Карпинский В.Б. Повышение объективности мониторинга в региональной системе управления образованием // Народное образование, 2008.-№ 2.- С.156-165.

28. Александров, Г.Н.  Программированное обучение и новые информационные технологии обучения // Информатика и образование.- №5. 1993. – С.7-19.

29. Атанов, Г.А. Структурирование понятий предметной области с помощью методов представления  знаний / Г.А. Атанов, И.Н. Пустынникова // Искусственный интеллект, 2,1997.-С.29-40.

30. Беляков, В.М. Разработка функциональной модели автоматизированной обучающей системы по русскому языку как иностранному. – Автореф. дис. ... канд. филол. наук. – М., 1996.

31. Брусиловский, П.Л. Интеллектуальные обучающие системы.// Информатика. Информационные технологии. Средства и системы, 1990. №2. – С. 3-22.

32. Данилин, А.Р. Создание  специализированных автоматизированных систем обучения  на базе ЭВМ. Сб. науч. трудов. – Свердловск: СГПТУ, 1982. – С.3-10.

33. Довгялло, А.М., Ющенко Е.Л. Обучающие системы нового поколения / А.М. Довгялло. Е.Л. Ющенко // АсиМ. – №1 – 1988. С.83-86.

34. Домрачев, В.Г. О классификации компьютерных образовательных информационных технологий. / В.Г. Домрачев, И.В. Ретинская // Информационные технологии, 1996. №2.- С.10-14.

35. Жарков, И.В. Автоматизированные обучающие системы. // Прикладное языкознание / Под ред. Гердт А.С. – СПб., 1996. – С.59-68.

36. Кирилова Г.И. Динамизация процесса обучения как фактор перехода к информационному обществу // Казанский педагогический журнал № 3, 1996. с. 45-50.

37. Кирилова, Г.И. Информационные технологии и компьютерные средства в образовании //Educational Techology & Society, 2000 №4(1),http:// ifcts.ieee.org// Russian / depository / v4_il /html / 5 html.

38. Кларлащук, В.И. Обучающие программы. – М.: Солон-Р,2001.

39. Ковалев, И.В. Разработка программного обеспечения. Информационно-обучающие технологии / И.В. Ковалев. Красноярск: ИПЦ КГТУ,2004.

40. Корпачева, Л.Н. Разработка обучающей программы для реализации экспертной системы в среде программирования DELPHI 7,0/ Л.Н. Корпачева,Л.В. Старовойтова// Перспективные материалы, технологии, конструкции, экономика: Сб. науч.тр./ Под общ. ред. В.В.Стацуры; ГУЦМиЗ, Красноярск, 2005, Вып.11 – С.175-181.

41. Кривицкий, Б.Х. О систематизации учебных компьютерных средств.// Edicational Technology & Socicety, 2000 №3(3),http// ifets.ittt. org/Russian /depository/v3_i3/html/3html.

42. Кривошеев, А.О. Разработка и использование компьютерных обучающих программ// Информационные технологии,1996. №2.-С.14-18.

43. Кривошеев, А.О. Перспективные intrnet-технологии информационного обеспечения образовательных услуг. Часть1./ А.О. Кривошеев, Г.С. Голомидов, А.Н. Таран// Информационные технологии.-№7, 1998.- С.38-44.

44. Кручинин, В.В.Разработка компьютерных учебных программ.-Томск,1998.

45. Лаутерах, Р. Программное обеспечение процесса обучения/ Р.Лаутерах, К.Фрей// Перспективы. Вопросы образования.-№3, 1988.-С.70-79

46. Минасов Ш.М., Тархов С.В. Проект «Гефест» как вариант практической реализации технологий электронного обучения в вузе в условиях интеграции традиционного и дистанционного обучения // Журнал Восточно-Европейской подгруппы Международного форума «Образовательные технологии и общество»- Edikational Technology  & Society 8(I) 2005.ISSN 1436-4522.р.134-147.

47. Околелов, Г.Н. Программированное обучение и новые информационные технологии обучения // Информатика и образование. №5, - С.7-19.

48. А.Я. Савельев, В.А., Новиков, Ю.И. Лобанов (под ред. А.Я. Савельева) Подготовка информации для автоматизированных обучающих систем / М.: Высшая школа, 1986.-С.175.49.  Растригин, Л.А. Адаптивное обучение с моделью обучаемого.- Рига: Зинатне, 1988.

49. Семенов, В.В. Информационные основы кибернетической компьютерной технологии обучения // Информатика и вычислительная техника.-№3, 1997. – С. 37-40.

50. Тархов С.В. Управление адаптивным обучением и его оптимизация на базе теории абстрактных  автоматов  и марковских процессов // Информационные технологии моделирования и управления. Научно-технический журнал №1(19). Воронеж. Научная книга.. 2005, С.39-45

51. Тихомиров, В.П. Дистанционное обучение: к виртуальным средам  знаний. Часть1./ В.П. Тихомиров, В.И. Солдаткин, С.Л.Лобачев, О.Г. Ковальчук// Дистанционное образование..-№2,1999. – С.8-16.

52. Усачев А.В. Адаптивная информационная технология управления образованием. Материалы IX Международной студенческой школы-семинара «Новые информационные технологии». Москва, Московский государственный институт электроники и математики, НИИ МЭИИТ МГИЭМ, 2003. С.366-368.

53. Усачев А.В. Адаптивная технология управления качеством образования. Материалы  III  Всероссийской  конференции «Влияние образовательных технологий на развитие регионов». КФ МЭСИ, Красноярск, 2003. С,29-31.

54. Филлипс, Д. Методы анализа сетей./ Д.Филлипс, А. Гарсиа-Диас// М.: Мир, 1984.- С.496.

55. Шакирова, Д.М. Системный подход к компьютеризации обучения в профессиональной школе./ Д.М. Шакирова, Л.В.Струкова, Ф.Р.Суфиярова// Создание автоматизированных систем и комплексов для высшей школы на базе персональных ЭВМ: Материалы ХШ Советско-Французского семинара. - Том1.-Казань,1988. – С,24-27.

56. Балабанов  В.К.,  Фокина Р.Н.   О  научных  основах  социального управления дистанционным  образованием / В.К.Балабанов,  Р.Н.  Фокина //Телекоммуникации и информатизация образования, 2001. - № 1(2). - С. 29-41.

57. Богданов   И.В.,   Крутий   И.А.,   Чмыхова   Е.В.   Проектирование учебного процесса на базе современных информационных технологий / И.В.Богданов, И.А.Крутий, Е.В.Чмыхова// Телекоммуникации и информатизации образования, 2001. - № 1(2). - С. 71-84.

58.Матрос Д.Ш. Управление качеством образования на основе новых информационных технологий и образовательного мониторинга / Д.Ш.Матрос, Д.М.Полев, Н.Н.Мельникова. - М. : Пед. об-во России, 2001. -128 с.

59.Соломонов    В. А.,    Шаин    А.В.,    Матвеев    Д. А.     Мониторинг успеваемости и контроль качества образования. Информационные технологии для   сферы   образования   /   В.А.   Соломонов,   А.В.   Шаин,   Д.А.Матвеев   //Педагогическая диагностика. - 2005. - № 2. - С. 105-110.

60.Теория и практика дистанционного обучения : учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений / под ред. Е.С.Полат. - М. : Академия, 2004. -416с.

61. Gay, G. Collahjrative Design in a Networked Multimedia Environment: Emerging Communikation Patterns// Jornal of Research on Computing in Edication. – Vol. 26, Iss. 3- Spring, 1994- Pp. 418-432.

62. Ingraham, B. Language Training for Various Purposes in Several Languages on a Common Hypermedia Framework/ B Ingraham, T. Chanier, C. Emery //Computer & Edication . –Vol. 23, Iss. 1-2, 1994  - C.107-115.

63. Levy, M. Computer Assisted Language Learning: Context and Conceptualization. – Oxford: Clarendon Pres, 1997.

64.Кривошеев, А.О. Разработка и использование компьютерных тестирующих программ. / Информационные технологии,1998. №2.-14-18 с.

65. Корпачева, Л.Н. Разработка тестирующей программы для реализации обучающей системы в среде программирования DELPHI 7,0/ Перспективные материалы, технологии, конструкции, экономика: Сб. науч.тр./ Под общ. ред. В.В.Стацуры; ГУЦМиЗ, Красноярск, 2005, Вып.11 – С.175-181.

66.Усачев А.В. Адаптивная технология управления качеством образования. Материалы  III  Всероссийской  конференции «Влияние образовательных технологий на развитие регионов». КФ МЭСИ, Красноярск, 2003. С,29-31.

67. Данилин, А.Р. Создание  специализированных автоматизированных систем контроля  на базе ЭВМ. Сб. науч. трудов. – Свердловск: СГПТУ, 2002. – С.3-10.

68. Данилова С.Д., Шайдоров Ц.Ц.  Система удаленного тестирования и контроля знаний учащихся. /  Российская школа и Интернет: Сборник трудов Второй Всероссийской научно-практической конференции. - СПб. - 2002. -С.20-21.

69. Powell, A. Evaluating database selection techniques: A tested and experiment. In Proc. of the SIGIR 98, Melboume, Austria, August 1998.

70. Salton, G. Introduction to modern Information Retrival. McGraw- Hill Computer Science Series. McGraw-Hill, New York, 1983/

71. www.audiobook.ru - студия «МедиаКнига»

72. www.taxtpad.comпрограмма TextPad

73. www.arachnoid.com/arachnophilia/ - программа  Arachnophilia, редактор FrontPage

74.  http://www.iis.ru/el-bib - электронный журнал «Электронные библиотеки»


Базовое учебное заведение

Региональные

образовательныееееее

центры

Интернет

СПОМО

ЕИОС

Локальная сеть

Информированный модуль

Пользователь

Модуль организации учебного процесса

Модуль обеспечения безопасности

Модуль управления учебным процессом

Модуль создания ЭУМ  

Модуль проверки знаний

Модуль обратной связи

Модуль администрирования

Модуль контроля успеваемости

СДО

Модуль интеграции

База ЭУМ

Электронные библиотеки

Сетевой модуль

Обучаемый

Изучение теоретического материала

Обсуждение нового материала, дискуссия по вопросам

Выполнение контрольных мероприятий

Сдача и защита результатов

База ЭУМ

Электронные библиотеки

Сетевой модуль

Модуль организации учебного процесса

Подготовка и размещение ЭУМ

Проведение лекций и консультаций

Проведение контрольных мероприятий

Анализ результатов обучения

Проведение повторного обучения

Поведение итоговой аттестации

Обучаемый

ИОС СДО

Модуль управления учебным процессом

Формы занятий

Технологии представления ЭУМ в ИСО  СДО  

Теоретические занятия 

Самостоятельная работа

консультации

Самостоятельная работа

Контроль качества

полученных знаний

удов.

неудовл.

Лекции

Мультимедиа-лекции

Электронные учебники

Электронные задачники

Тесты самоконтроля

Тесты контроля

Лабораторные работы

Творческие проекты

Исследовательские проекты

Технологии доставки ЭУМ в ИСО СДО

СD

Интернет / локальная сеть

Эл. Почта

web-интерфейс

чат

форум

конференция  

Аттестация

Повторное обучение

  SEMBED Equation.3

   SEMBED Equation.3

  EMBED Equation.3

    SEMBED Equation.3

Органы управления образованием

Информация о качестве образования

Научные и научно-методические службы региона

Общеобразовательное  учреждение

Содержание образования

Требования к уровню подготовки

Информационно-аналитическая служба

Обработка контроля

данных

Образовательные программы

Проверочные материалы

Служба аттестационного тестирования

Лаборатория педагогических измерений

Образовательные стандарты

Проверочные испытания

Данные о выработке

Данные о тестах

Компьютерная обработка

Ручная обработка

Система обработки

Система ввода

Система предъявления

Компьютерное тестирование

Бумажное тестирование

Система подготовки тестового материала

Подготовка авторских тестов

Создание измерительных тестов

Проведение апробационных исследований 

Формирование банка тестовых заданий



 

Другие похожие работы, которые могут вас заинтересовать.
17260. Проект модели дистанционного туристского образования и технологии её практического использования 1.08 MB
  Наблюдается устойчивый рост интереса коммерческих организаций к проблемам эффективного обучения и повышения квалификации своих сотрудников. В последнее время широкое распространение получает дистанционная форма обучения во многом заменяющая...
13270. Изучение возможностей использования стихотворений в процессе обучения фонетике немецкого языка 52.02 KB
  Поэзия как средство достижения основных целей обучения иностранному языку. Из данного определения очевидно что процесс обучения – это процесс двусторонний включающий в себя в их единстве обучающую деятельность учителя преподавателя иностранного языка и учебную деятельность изучение языка обучаемого направленную на изучение языка овладение языком. Поэзия может быть использована как образец современной аутентичной разговорно-литературной речи для достижения ведущих целей обучения и для развития творческих способностей учащихся....
18164. Активизация познавательной деятельности младшего школьника как условие успешности обучения при моделировании игровых технологий обучения 115.24 KB
  Элькониным раскрыта социальная природа и механизм становления сюжетно-ролевой игры в онтогенетическом развитии ребенка и установлена взаимосвязь между игровой деятельностью и психическим развитием младших школьников ее позитивное влияние на интеллектуальное и нравственно-волевое развитие. Задачи исследования: Раскрыть сущность понятия дидактическая игра в психолого-педагогической литературе; Рассмотреть возрастные особенности ребёнка младшего школьного возраста; Проанализировать проблемы игровой деятельности в современной...
21374. ИНФОРМАЦИОННО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ОЦЕНКИ КАЧЕСТВА ДИСТАНЦИОННОГО ОБУЧЕНИЯ 178.19 KB
  В современных экономических условиях возник ряд серьезных проблем для высшей профессиональной школы связанных с резким увеличением спроса на образование значительно превосходящим возможности вузов и необходимостью сохранения качества образования при возрастающем объеме и усложнении знаний. Развитие информационно-коммуникационной инфраструктуры в Республике создало реальные предпосылки для использования технологий дистанционного обучения. Для этого организуется непрерывный контроль текущего уровня знаний учащихся региона при обязательном...
15012. ТЕХНОЛОГИИ ОРГАНИЗАЦИИ ДИСТАНЦИОННОГО И СМЕШАННОГО ОБУЧЕНИЯ С ПРИМЕНЕНИЕМ LMS «MOODLE» 155.02 KB
  Система управления обучением модульная объектно-ориентированная динамическая учебная среда, представляющий собой систему управления содержимым сайта, специально разработанный для создания качественных online-курсов преподавателями.
14514. Основные принципы обучения ИЯ: определение, проблема классификации. Система средств обучения ИЯ. Государственный стандарт образования 26.49 KB
  Основные принципы обучения ИЯ: определение проблема классификации. Система средств обучения ИЯ. Принцип обучения основные нормативные положения которыми следует руководствоваться чтобы обучение было эффективным. Принципы представляют собой категории дидактики характеризующие способы использования законов обучения в соответствии с целями воспитания и образования Я.
6415. Проблематика действующего законодательства и правоприменительной практики использования возможностей полиграфа в уголовном процессе РФ 114.88 KB
  Правовые аспекты применения фото аудио и видеозаписи при производстве следственных действий. В настоящее время аудио и видеозаписи получили широкое распространение. Растет число случаев когда аудио и видеозаписи представляются в суд в качестве источника доказательственной информации.
11266. Интеграция систем основного, дополнительного и дистанционного образования как фактор повышения эффективности и индивидуализации учебного процесса 6.08 KB
  Сомов Интеграция систем основного дополнительного и дистанционного образования как фактор повышения эффективности и индивидуализации учебного процесса Оптимизация системы высокоуровнего физического образования на школьном этапе интеграция основного дополнительного и дистанционного образования связана с потребностями научного сообщества необходимостью привлечения в высшую школу студентов способных впоследствии эффективно работать в науке. Механизм дополнительного образования не столь обремененного формальными функциями как основное...
14510. Общение как основа коммуникативного образования. Коммуникативность обучения ИЯ как образовательная технология. Основные параметры коммуникативного образования 14.17 KB
  Для того чтобы сформировать коммуникативную компетенцию необходимо: умение реализовать речевое намерение владение структурами на разных уровня языка и умение пользоваться ими в различных ситуациях общения. владение набором речеорганизующих формул необходимых для начала завершения поддержания общения и т. Одним из Принцип ситуативности: упражнения для учащихся имеют ситуативную основу и усиливают мотивы школьников говорить читать слушать или писать на иностранном языке. Для его реализации важно формировать у школьников...
13311. Повышение моторной плотности урока за счет использования оптимальных средств, методов и способов организации занятий при освоении легкоатлетического материала 197.21 KB
  Актуальность исследования: Одной из главных проблем современной системы физического воспитания школьников является повышение эффективности урока как основной организационно-методической формы физического воспитания в школе Зигфрид 1991. В решении этой задачи особое значение приобретает поиск более рациональных путей совершенствования эффективности урока физической культуры одним из которых является интенсификация...
© "REFLEADER" http://refleader.ru/
Все права на сайт и размещенные работы
защищены законом об авторском праве.