CC BY
22
Ваграменко Я.А.,
д-р т.н., Федеральное государственное научное учреждение «Институт информатизации образования» (ФГНИ ИИО РАО), зам. Директора
inforao@gmail.com
Назаренко А.П.,
к.т.н., Федеральное государственное унитарное предприятие Ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский институт радио (ФГУП НИИР), директор Научно-технического центра - заместитель
Генерального директора apn@niir.ru
Сарьян В.К.,
д-р т.н., проф., акад. НАН РА, Федеральное государственное унитарное предприятие Ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский институт радио (ФГУП НИИР), директор Научно-
образовательного центра sarian@niir.ru
Сущенко Н.А.,
Московский физико-технический институт, аспирант, Федеральное государственное унитарное предприятие Ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский институт радио (ФГУП НИИР),
инженер по ИКТ sckol@yandex.ru
Шелупанов А.А.,
д-р т.н., проф., Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники (ТУСУР), проректор по научной работе
saa@tusur.ru
Беляков К.О.,
группа компаний «Элекард», вице-президент по стратегическому развитию
belyakovko@gmail.com
Мещеряков Р.В.
к.т.н., доцент, Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники (ТУСУР), заместитель начальника научного управления
mrv@security.tomsk.ru
Опыт создания доверенной среды для образовательных инфокоммуника ционных услуг
В настоящее время происходит быстрый рост инфокоммуникационных технологий (ИКТ). Вместе с ними развиваются и средства информатизации образования. На этом этапе требуется предусмотреть проблемы, которые могут возникнуть при этом развитии, и принять системные меры для из предотвращения. В связи с этим, органам управления образованием важно не только обеспечивать построение необходимой инфраструктуры — каналов связи, серверов, пользовательской аппаратуры, — но и уделять как можно больше внимания содержательной части инфокоммуникационных
образовательных услуг (ИКОУ) [1].
Обзор и анализ проблем, которые могут возникнуть, приведен в [2]. В данной работе перечислим лишь некоторые из них. Прежде всего, следует предотвратить нецелевое использование ресурсов, затрачиваемых на построение инфраструктуры, необходимой для информатизации образования. Как известно, доступность развитых ИКТ не является достаточным условием успешного решения задач, для которых эти технологии внедряются. Как показывает практика, если процесс развития массовых ИКТ не контролируется, основная часть возникающих при этом возможностей используется не для решения социальных задач, а для предоставления услуг развлекательного характера. Согласно прогнозам [3], к 2016 году следует ожидать, что доля информации, передаваемой пользователями в онлайн-играх, по отношению к общему трафику увеличится более чем в 2 раза. Очевидно, что среди детской и подростковой аудитории этот эффект будет выражаться еще сильнее. В связи с этим, без средств контроля и ограничений создаваемые в процессе информатизации возможности использоваться неэффективно. Этой проблеме было уделено много внимания на недавно прошедшей в Санкт-Петербурге встрече стран Азиатско-Тихоокеанского экономического сотрудничества (АТЭС), что нашло отражение в тексте Петербургской декларации, принятой по итогам совещания министров связи стран АТЭС [4].
К проблеме нецелевого использования ресурсов относится также наблюдаемое явление увеличения количества передаваемых данных в расчете на одну оказанную услугу. Стремительное развитие ИКТ часто дает иллюзию неограниченной емкости каналов связи, в результате чего вместе с действительно необходимой информацией передается большое количество данных, несущих рекламную или декоративную функцию (например, баннеры или многочисленные элементы графического оформления веб-страниц). По этой причине лишь малая часть передаваемого сегодня трафика несет полезную нагрузку.
Вторая проблема связана с опасностью потери государственного контроля над образованием. В ситуации, когда в образовательном процессе появляются новые участники — поставщики ИКОУ, требуется принимать специальные меры, чтобы сохранить те возможности контроля, которые имеются при использовании традиционных образовательных технологий.
Наконец, третьей возникающей проблемой является риск уменьшения качества получаемого образования. ИКТ потенциально позволяют предоставить учащимся доступ к огромному количеству информации по самым разным предметам. Однако это является преимуществом только в случае, если учащийся уже имеет какие-либо систематические знания в данной предметной области. Кроме того, в этом случае он должен обладать развитыми навыками поиска нужных данных из разнородных источников. В противном случае у учащегося не будет сформировано целостное представление об изучаемом предмете. В связи с этим имеет смысл предоставлять доступ к большим базам знаний только на высших ступенях обучения, а также для учебно-методического персонала. Для школьного же обучения, по мнению авторов, вместо практикуемого сейчас свободного доступа к Интернету, более целесообразно развивать специальные системы, позволяющие использовать ограниченное количество учебных пособий, соответствующих комплексному плану обучения.
Вышеперечисленных проблем можно избежать, если не пытаться для оказания ИКОУ применять модель, наиболее часто используемую в настоящее время для других инфокоммуникационных услуг, при которой абонент имеет выбор между большим количеством поставщиков услуг, однако несет полную ответственность за этот выбор в том смысле, что он практически не защищен от некачественного оказания услуги. Для ИКОУ как и для многих других типов инфокоммуникационных услуг, более целесообразно использовать другую, централизованно-иерархическую модель, в которой все операции, связанные с оказанием услуги, проходят через систему центров разных уровней (местного, районного, регионального, федерального). Если центры не только являются посредниками при взаимодействии рядовых объектов (в данном случае — потребителей и поставщиков ИКОУ), но и контролируют качество оказания услуги, а в случае низкого качества несут ответственность, то в таком случае можно говорить о создании доверительной среды, которая наиболее хорошо подходит для таких социально важных услуг.
Система «ТВ-Информ-Образование», основанная на этом принципе, была построена уже более десяти лет назад. Она была предназначена для передачи цифровых данных за счет уплотнения аналогового телевизионного сигнала дополнительной информацией, которую абоненты могли получать по сети телевещания с помощью специального приемного устройства и персонального компьютера [5]. Развитием этой идеи является концепция информационно-управленческой сети (ИУС), пилотный проект которой с середины 2012 года внедряется в г. Томске. Использование современных ИКТ, в частности цифрового телевизионного сигнала, обладающего гораздо большей пропускной способностью, позволяет обеспечивать существенно более высокую производительность и реализовать новые возможности для предоставления
инфокоммуникационных услуг, в том числе образовательных. Схема организации ИУС представлена на Рис. 1.
/
Наземная
станция
Ин кап сулятор
Центр доверенного интегратора
Промежуточный сервер
А
JL
П оставщики услуг
IP-сеть
ZL,
П отребители услуг
/Спутниковый канал
Рис. 1. Схема организации ИУС
Ключевым элементом ИУС является центр доверенного интегратора (ЦДИ), который отвечает за выполнение следующих задач:
• Организация одно- или двустороннего канала передачи информации между поставщиками и потребителям услуг для обмена информацией, индивидуальной для каждого потребителя, в режиме «точка-точка» (адресная передача информации).
• Организация доставки данных, которые могут понадобиться для оказания услуг всем потребителям, в режиме «точка-многоточие» (циркулярная передача информации).
• Организация доставки данных в режиме «точка-многоточие» для потребителей, относящихся к определенной категории (циркулярно-адресная передача информации). Большинство информации в ИУС передается именно в этом режиме.
• Приведение получаемых от различных поставщиков услуг данных к соответствию стандартам как по форме, так и по содержанию в автоматическом и/или ручном режиме.
• Фильтрация лишней информации в тех случаях, когда поставщики услуг по каким-либо причинам ее предоставляют. Примером является вырезание рекламных и декоративных элементов при получении данных в виде страниц HTML.
• Проверка поставщиков и потребителей услуг, желающих стать участниками данной ИУС на соответствие принятым в ней критериям качества, а также принятие решений об удалении из ИУС тех
участников, которые перестали соответствовать этим критериям.
• Прием и рассмотрение обращений абонентов, связанных с некачественным оказанием услуг, оперативная компенсация материальных потерь абонентам и принятие мер к поставщикам услуг, вплоть до приостановки деятельности.
• Накопление и анализ статистической информации с целью непрерывного улучшения качества услуг.
Рассмотрим теперь особенности абонентских терминалов в ИУС. Помимо приема информации от ЦДИ, абонентские терминалы должны решать задачу представления ее в виде, наиболее подходящем для данного потребителя. При этом форма представления данных может зависеть от индивидуальных особенностей потребителя, например, возраста, наличия нарушений восприятия или других физических или психических отклонений. Наличие такой индивидуализации, а также адресного и циркулярно-адресного режима передачи данных, не должны приводить к потере у ЦДИ возможности предсказать, какие данные и в какой форме в конце концов будут воспроизведены на том или ином абонентском терминале. В связи с этим, программное и аппаратное обеспечение абонентских терминалов должно проходить сертификацию для использования в ИУС. Поэтому желательно, чтобы различия в аппаратной производительности были минимальными, а обновления программного обеспечения устанавливались в автоматическом режиме в как можно более короткие сроки.
Существует два способа технической реализации абонентских терминалов. Первый — использовать универсальные терминалы (компьютеры), разработав для них специальное программное обеспечение. Этот вариант обладает рядом недостатков. Во-первых, доверительная среда может быть разрушена вследствие заражения вредоносным программным обеспечением или конфликтов с другими программами. Во-вторых, на практике представляется очень сложным провести сертификацию разнородного оборудования для его использования в ИУС. В связи с этим, более разумным решением является применение специализированных терминалов, программное и аппаратное обеспечение которых находится полностью под контролем центра доверенного интегратора. В частности, авторами была подана заявка на патент по использованию в качестве таких терминалов планшетных устройств, которые, согласно планам, будут использоваться в качестве электронных учебников.
Наконец, важную роль в построении ИУС играют каналы связи. В принципе, для организации канала связи в качестве универсального решения может использоваться сеть Интернет. Однако это не является лучшим вариантом ни с точки зрения доступности (пока вся территория страны не покрыта широкополосным доступом), ни с точки зрения надежности доставки данных. Гораздо более правильным решением,
особенно для стран, еще не завершивших переход от аналогового телевидения к цифровому, является использование системы доставки цифрового телевизионного сигнала для оказания ИКОУ Стандарт организации транспортных потоков MPEG-2/4 позволяет передавать в составе ТВ сигнала не только видео- и аудиоинформацию, но и произвольный поток цифровых данных, который может быть декодирован процессором абонентского терминала и использован его программным обеспечением для создания интерфейса получения услуг. Такой подход обладает тремя преимуществами.
Во-первых, инфраструктура цифрового телевидения обладает высокой степенью надежности, не сравнимой с надежностью сетей доступа к Интернету. Так как обеспечение телевизионного вещания является стратегически важной задачей государства, каждый узел снабжен несколькими уровнями защиты как от технических неисправностей, так и от действий злоумышленников.
Во-вторых, после окончательного перехода на цифровое вещание, сигналом цифрового телевидения будет покрыта вся территория страны целиком.
В третьих, как было отмечено выше, оказание ИКОУ требует одновременной рассылки одинаковой информации большому количеству абонентов одновременно. IP-сети имеют ограниченные возможности для этого, в то время как данные, передаваемые в составе цифрового ТВ сигнала одновременно доставляются всем абонентам, имеющим права на доступ к ним. Для передачи информации обратно в центр доверенного интегратора может использоваться IP-сеть или любой другой канал связи. Количество передаваемых данных существенно сокращается за счет того, что в доверительной среде ЦДИ хранит контекстную информацию о потребителях, а значит ее не нужно воссоздавать при каждом оказании услуги. Благодаря этому для работы системы подходят даже очень низкоскоростные каналы (например, GPRS).
В рамках пилотного проекта Томске внедрение ИУС проходит там вместе с внедрением цифрового телевидения при активном участии и контроле Администрации Томской области. Головным исполнителем является ФГУП НИИР, основными исполнителями — ЗАО «Элекард Девайсез» и ОАО «Март» . В рамках данного проекта была создана рабочая группа, помимо администрации и исполнителей включающая в себя операторов услуг (муниципальные органы и коммерческие компании), операторов связи и вещания, представителей администрации, а также представителей общественности.
Кроме того, задействованы образовательные и научно-исследовательские институты, в том числе Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники (ТУСУР) . Для научных исследований данный проект представляет уникальные возможности, так как впервые в одном месте будет собрана информация об
услугах, предоставляемых различными операторами. В частности, появится возможность на основании собранных сведений оценить количественно полезный эффект от внедрения новых ИКТ, заключающийся в повышении уровня жизни населения, в том числе за счет увеличения качества образования. Методика для такой оценки уже разработана авторами [6]. В результате этой работы можно будет сформировать показатели развития ИКТ, основанные не на технических, а на содержательных характеристиках предоставляемых услуг. Эта задача имеет ключевое значение для определения всей логики развития ИКТ, в том числе и в части средств информатизации [7], и ее решение позволит в значительной степени уменьшить описанную выше проблему нецелевого использования ресурсов.
К участию в проекте в качестве поставщиков услуг допускаются только организации, удовлетворяющие тщательно разработанным критериям качества. Помимо этого, проводится периодическая плановая переаттестация поставщиков, а также внеплановые проверки при поступлении жалоб от потребителей на низкое качество услуг. При этом, однако, принимаются меры для сохранения конкуренции: для всех услуг, для которых это возможно, подключается сразу несколько поставщиков.
Все это, по мнению авторов, позволяет говорить о том, что именно ИУС в настоящий момент является наиболее перспективной средой для оказания ИКОУ Представляется возможным следующий спектр услуг:
• Распределение учебных материалов для учащихся.
• Распределение учебно-методических материалов, а также распоряжений, приказов и прочей служебной информации для преподавателей и методических работников.
• Распределение и контроль выполнение домашних заданий.
• «Электронный дневник», доведение до сведения родителей информации об успеваемости учащихся.
• Различные ИКОУ для учащихся с ограниченными возможностями.
• ИКОУ для заочного и дистанционного образования, в том числе проведение промежуточного контроля знаний.
• Удаленное проведение части занятий по тем предметам, которые не могут быть проведены в очной форме вследствие недостаточной технической оснащенности или отсутствия педагогических кадров в учебных заведениях сельских и отдаленных районов.
• Работа по индивидуальным учебным планам с одаренными детьми, проживающими вне крупных городов.
Для реализации этой идеи на практике к совместному проекту подключены представители органов управления образованием. Вместе с другими участниками они вырабатывают набор требований к качеству предоставляемых ИКОУ, который должен стать основой социотехнического стандарта, то есть документа, в котором закреплены как технические
аспекты (в частности, требования к каналам связи и абонентскому оборудованию), так и нормативы, связанные с содержательной частью услуг (например, требования по согласованности различных учебных материалов по одному и тому же предмету). Идея создания такого стандарта впервые была предложена авторами на фокус группе «От инноваций стандартам: преодоление цифрового разрыва» в Международном союзе электросвязи, и затем представлена на 23-й Европейской региональной конференции Международного телекоммуникационного сообщества, где вызвала большой интерес. Социотехнический стандарт, разработанный в ходе пилотного проекта, мог бы стать основой концепции дальнейшего развития информатизации образования в стране.
Литература
1. Ваграменко Я.А. Информатика: образовательный аспект. М. ИИО РОА, 2011.
2. Сарьян В. К., Сущенко Н. А. Использование информационно-управленческих сетей для оказания образовательных инфокоммуникационных услуг // Труды НИИР. 2013. Т. 1. Готовится к публикации.
3. Cisco Visual Networking Index: Forecast and Methodology, 2011-2016 : Отчет / Cisco : 2012. 05.
4. Saint Petersburg Declaration - Building Confidence and Security in the Use of ICT to Promote Economic Growth and Prosperity. 2012. http://www.apec.org/Meeting-Papers/Ministerial-Statements/Telecommunications-and-Information/2012_tel.aspx.
5. Ваграменко Я. А., Зобов Б. И., Сарьян В. К. Информационное обеспечение молодежной среды // Педагогическая информатика. 2001. — 1. С. 35-42.
6. Issues affecting the evalution of the beneficial effect of new technologies and ways to solve these issues, 23rd European Regional Conference of the International Telecommunication Society / International Telecommunications Society. Vienna, 2012.
7. Назаренко, А. П., Сарьян, В. К., Сущенко, Н.А. Единый критерий оценки эффективности использования частотного спектра // Электросвязь. 2009. № 10. С. 2428.
