CC BY
82
Educational Technology & Society 8(1) 2005 ISSN 1436-4522
Проект «Гефест» как вариант практической реализации технологий электронного обучения в вузе в условиях интеграции традиционного и дистанционного обучения
Ш.М. Минасов, С.В. Тархов кафедра информатики Уфимский государственный авиационный технический университет, Уфа, Россия [email protected]. [email protected]
АННОТАЦИЯ
В статье рассматривается сетевая информационно-обучающая система «Гефест», предназначенная для проведения занятий со студентами в условиях различных форм организации учебного процесса (очное, вечернее, заочное) в условиях интеграции традиционных форм обучения с дистанционным обучением, как в самом вузе, так и на его филиалах и представительствах. Система «Гефест» позволяет управлять адаптивным программированным обучением на основе моделей и алгоритмов, базирующихся на теории конечных автоматов и Марковских цепей. Архитектура системы «Гефест» строится с использованием мультиагентного подхода и принципов объектноориентированной обработки учебно-методической и иной информации, хранящейся в базах данных. Информационный обмен в системе «Гефест» осуществляется на базе телекоммуникационных технологий в Intranet/Internet сетях. Система «Гефест» обеспечивает проведение обучения, а также организационную поддержку учебного процесса на стадиях подготовки, прогнозирования и анализа результатов обучения.
Ключевые слова
Электронное обучение, информационно-обучающие системы, дистанционное обучение, система «Гефест».
Введение
Интенсивное развитие информационных технологий, компьютерной техники и средств телекоммуникаций нашло свое отражение в образовательных системах. В последнее десятилетие интенсивно развивались системы автоматизированного и дистанционного обучения (ДО), коренным образом преобразившие технологии традиционного обучения и позволившие, в первую очередь, повысить доступность и качество образовательных услуг. Большое количество и разнообразие обучающего программного обеспечения ставит учебные заведения перед выбором
информационно - обучающей системы (ИОС), наиболее полно удовлетворяющей требованиям организации учебного процесса. Далеко не всегда готовые решения, предлагаемые коммерческими программными продуктами, отвечают этим требованиям, а адаптация программного обеспечения по ряду причин
(экономических, технических, организационных) оказывается нецелесообразной. В этой связи учебные заведения самостоятельно разрабатывают оригинальные ИОС и внедряют их в учебный процесс.
Проведенный нами анализ работ, посвященных проблеме электронного обучения, опубликованных в Интернет систем автоматизированного и
дистанционного обучения и различного рода образовательных ресурсов, а также анализ их преимуществ и недостатков позволил сформулировать ряд требований к сетевой ИОС, среди которых, на наш взгляд, наиболее важными являются рассмотренные ниже требования.
Адаптивность. В процессе взаимодействия обучаемого с системой учебнометодический материал должен предоставляться обучаемому с учетом: его
первоначального уровня знаний, текущей успеваемости, траектории обучения в системе, среднестатистической траектории обучения контрольной группы обучаемых и др.
Актуальность. Обучаемый должен получать достоверную информацию, с учетом всех ее корректировок и не зависимо от формата представления данных.
Безопасность. Хранение информационных ресурсов должно быть безопасным. В системе должна быть предусмотрена защита от несанкционированного доступа и копирования учебно-методической информации (УМИ).
Контентная независимость. Информационное наполнение системы не должно быть потеряно при переходе на новые технологии обработки информации, т.е. при модернизации или полной переработке функциональных модулей системы.
Масштабируемость. Архитектура системы должна позволять изменять масштаб системы для работы в различных конфигурациях.
Надежность. Хранение информационных ресурсов в системе должно быть надежным. Возможные программные и аппаратные сбои не должны приводить к потере информации.
Простота в использовании. Работа с системой не должна требовать дополнительного обучения основных категорий пользователей.
Развитость коммуникационных сервисов. Система должна обеспечивать работу с гипермедиаданными, включать интерактивные переговоры (чаты), доски объявлений (форумы) и электронную почту, позволять максимально эффективным образом проводить учебные занятия, задавать вопросы по материалам курса, вести дискуссии и обсуждения.
Разграничение полномочий пользователей. Каждая категория пользователей (обучаемые, преподаватели, методисты, администраторы и т.п.) должны иметь строго ограниченный доступ к информационным ресурсам и функциональным возможностям системы.
Распределенность. Система должна быть ориентирована на работу в сетях различных конфигураций ([Штале!, [йете!) и поддерживать хранение распределенных информационных ресурсов, повышающее надежность системы и снижающее необоснованную загрузку каналов связи, особенно Шете!
Расширяемость. Система должна иметь открытую архитектуру и допускать возможность включения в нее новых функциональных модулей, расширяющих ее технологические возможности.
Универсальность программного обеспечения. Для работы пользователей системы должно использоваться стандартное программное обеспечение, повсеместно применяемое для работы в [Шете!
Универсальность системы. Система должна быть многофункциональной и универсальной в применении, не зависимо от предметной области, в которой ведется обучение с ее использованием.
Эффективность администрирования. Администратор системы должен иметь возможность всестороннего управления ресурсами и работой пользователей системы.
Эффективность контроля над ходом учебного процесса. Система должна содержать средства, позволяющие осуществлять полный контроль процесса обучения: анализировать траекторию обучения; использовать современные средства тестирования знаний обучаемых, выполнять построение разнообразных отчетов о результатах обучения. В системе должны быть средства для самоконтроля обучаемых.
Эффективность работы. Архитектура системы должна подразумевать эффективную ее реализацию на типичной аппаратно-программной платформе
Эффективные средства планирования учебного процесса. Система должна позволять осуществлять формирование: групп обучаемы, индивидуальных программ обучения, графиков учебного процесса и т.д.
При разработке архитектурных решений и практической реализации сетевой ИОС «Гефест» нами учитывались перечисленные выше требования, поскольку это позволяет существенно повысить эффективность системы как на этапе подготовки учебно-методического материала, так и на этапе обучения и анализа результатов работы системы в целом.
В статье описаны модели и алгоритмы, положенные в основу сетевой ИОС «Гефест», ее основные возможности, показаны ее отличительные особенности и преимущества, а также технология ее использования в учебном процессе вуза в условиях интеграции традиционного и дистанционного обучения в вузе.
Настоящая статья будет полезна всем, кто связан со сферой образования и интересуется вопросами автоматизированного электронного и дистанционного обучения.
Модели и алгоритмы, положенные в основу сетевой ИОС «Гефест»
В сетевой ИОС «Гефест» используется подход, реализующий принципы адаптивного программируемого обучения, позволяющий осуществлять в
ШгапеШШете!, как доставку учебно-методической информации (УМИ), так и интенсивное удаленное интерактивное, в том числе адаптивное обучение, повысить эффективность и надежность таких систем в целом. Модель управления адаптивным обучением строится на основе теории конечных автоматов Мура [Кабальнов Ю.С. и др., 2002]. В этом случае процесс обучения (работы обучаемого с объектами УМИ) рассматривается как дискретный процесс, характеризующийся некоторыми устойчивыми состояниями qi системы. Формализованная модель управления программированным обучением в виде автомата Мура показана на рис. 1а, а ее представление в виде блок-схемы алгоритма работы с объектом УМИ - на рис. 1Ь.
На каждом шаге і работы с объектам УМИ обучаемый получает от ИОС
обучающие воздействие
некоторый объем учебного материала Яу
представленный в виде совокупности текстовой (гипертекстовой) gу і, статической
графической руі, аудиоданных я,,,.
анимированной графической- и видео- информации ууі, а также
С[~)
С ] Х\ хо _£ Л хе і
2
1 I V 3 / \хгуї'—7 Да
)хг
Ха
Хъ '
а)
Рис. 1. Формализованная модель обучения в сетевой ИОС «Гефест».
При этом, если материал воспринят обучаемым, то осуществляется переход из некоторого состояния дт в новое устойчивое состояние qk■ Если результат обучающего воздействия оказался отрицательным (Х;А то выполняется переход для
изучения дополнительного учебного материала Кдо„л, или возврат к учебному материалу, представленных другими объектами Qу предА УМИ. Так, на рис. 1 переход из состояния q4 в q6 осуществляется, если воздействие х3 было успешным. Если обучающее воздействие не было воспринято, от выполняется переход в состояние q5■
В начале работы обучаемого с УМИ система находится в состоянии q1. В этом состоянии осуществляется ожидание действий обучаемого х 1 , приводящих к началу функционирования ИОС. На каждом шаге переход в очередное состояние qm осуществляется в случае, если обучающее воздействие хп было воспринято обучаемым. В противном случае (Хп) выполняется переход в вершину ql, в которой обучаемый изучает ранее не усвоенный им материал х0, необходимый для успешного освоения нового учебного материала.
Обработка УМИ, хранение которой осуществляется в реляционной базе данных в виде большого числа фрагментов, имеющих законченное логико-смысловое содержание с одной стороны и минимально возможный объем хранения с другой,
х
выполняется на основе объектной модели [Кабальнов Ю.С. и др., 2003]. Как и в объектно-ориентированном программировании, где сложные программные объекты состоят из более мелких и более простых, так и в предлагаемой нами технологии хранения и организации УМИ, учебная информация построена по принципу инкапсуляции.
Для размещения в базе данных вся УМИ представляется в виде объектов. В реализуемой ИОС с точки зрения эффективности хранения и последующей обработки предложено выделить объекты «нулевого», «первого» и «высокого» уровней.
Объектом «нулевого» уровня является минимальная единица учебнометодической информации, обусловленная возможностью физического хранения в базе данных ИОС. Основным (информативным) полям объектов «нулевого» уровня соответствуют монохромные по содержанию фрагменты информации: текстовый фрагмент, изображение (рисунок), таблица, звуковой фрагмент, видеофрагмент, программа и т.д. Дополнительными информационными полями объектов являются поля содержащие информацию о принадлежности к той или иной области знаний, периоду обучения, ключевые слова для поиска информации и т.д., которые описывают принадлежность объекта, как части технологии хранения и обработки УМИ. Структура объекта «нулевого» уровня показана на рис. 2.
Рис. 2. Модель объекта УМИ «нулевого» уровня.
Объект «первого» уровня, модель которого представлена на рис. 3, в отличие от объектов «нулевого» уровня, обретает собственные, свойственные «первому» уровню методы: сборка учебно-методической информации, сборка тестовых заданий, сборка содержания, сборка списка используемой литературы и др.
Рис. 3. Модель объекта УМИ «первого» уровня.
Объекты «второго» и последующих уровней («высокого» уровня) строятся из объектов более низких уровней, наследуя их свойства и методы.
Одной из важных отличительных особенностей предлагаемого подхода является то, что любой минимальный фрагмент УМИ содержит в себе не только учебную информацию, но и блок контроля его усвоения, представляемый серией контрольных вопросов. Данный блок с одной стороны позволяет оценить качество усвоения данного учебного материала, с другой стороны обеспечивает возможность предоставления этого фрагмента УМИ обучаемому, если на этапе предварительного тестирования удается выяснить его уровень знаний по данной тематике.
Объектный подход к обработке информации, положенный в основу разработанной сетевой ИОС «Гефест», позволяет построить некоторую среду -совокупность объектов УМИ, правила взаимодействия которых определяются составом объектов УМИ. Уровень объектов УМИ при этом может быть неограничен и иметь, например, статус фрагмента учебного курса (лекция, практическое занятие, лабораторная работа и т.д.), дисциплины, строящийся как совокупность этих фрагментов, и даже специальности. Все это позволяет обеспечить высокую эффективность, гибкость и надежность обучения за счет формирования для каждого обучаемого индивидуального учебного материала, что способствует улучшению его усвоения и, в конечном итоге, повышает качество обучения.
Архитектура сетевой ИОС «Гефест» мультиагентная. Программные агенты (виртуальные агенты), взаимодействуют как между собой по заранее описанным правилам, так и с пользователями, которых также можно рассматривать как агентов (реальных агентов) в сложной человеко-машинной системе. Количество программных агентов и выполняемые ими функции зависят от задач, стоящих перед ИОС. В нашем случае мультиагентная система включает агентов, показанных на рис. 4. В состав системы входят как специально разработанные программные агенты (на рис. 4 показаны сплошными линиями), так и стандартные агенты, являющиеся универсальным программным обеспечением (на рис. 4 показаны пунктирными линиями) [Ьйшк У.Б. и др., 2002].
Рис. 4. Программные агенты сетевой ИОС «Гефест».
В совокупности с интерфейсом программные агенты способны посылать запросы и получать ответы, выполняя информационный обмен с другими виртуальными или реальными агентами системы. Программные агенты осуществляют обработку учебно-методической и иной информации, хранящейся в базе данных системы, ее адаптацию и доставку пользователям ИОС.
Основные программные агенты - «Электронный учитель», «Мастер
тестирования» и «Почтальон», взаимодействуя друг с другом реализуют учебный процесс в ИОС. Самым сложным по структуре и выполняемым функциям является программный агент «Электронный учитель». Именно он осуществляет планирование сценариев проведения занятий и автоматизированную генерацию учебных объектов УМИ различной структуры и назначения в зависимости от целей и задач обучения. В его функции входит осуществление адаптивного интерактивного взаимодействия пользователей с ИОС, позволяющего добиться высокой эффективности процесса обучения при различных индивидуальных характеристиках обучаемого. Выбор способа представления и уровня детализации учебных фрагментов выполняется ИОС либо автоматически на основании стратегии обучения и как результат реакции системы на его неверные или неточные действия, либо по требованию обучаемого.
Описанная модель управления обучением позволяет выбирать и динамически изменять стратегию и сценарии представления обучаемому УМИ и устанавливать структуру и параметры программируемого интерактивного обучения на основе анализа результатов индивидуального и среднестатистического контроля усвоения учебного материала, так и анализа индивидуальной предыстории (траектории) обучения.
Реализация сетевой ИОС «Гефест»
С точки зрения системного подхода сетевая ИОС «Гефест» представляет собой системно-организованную совокупность средств хранения и передачи данных, информационных ресурсов, протоколов взаимодействия, аппаратно-программного и организационно-методического обеспечения, ориентированную на удовлетворение образовательных потребностей пользователей. Разработанная сетевая ИОС «Гефест» базируется на единых принципах и стандартных компонентах Шете! обеспечивающих обмен информационными потоками между программнометодическим комплексом и его пользователями, в первую очередь - обучаемыми и преподавателями. Базовые программные компоненты сетевой ИОС «Гефест» универсальны и являются интегрированными Шете^компонентами. Архитектура
сетевой ИОС «Гефест» включает следующие основные компоненты, показанные рис. 5:
- Web-сервер, обеспечивающий работу с WWW-страницами, организацию конференций, обмен текстовыми сообщениями;
- FTP - сервер для доступа к файловому архиву УМИ;
- сервер электронной почты (протоколы SMTP, POP3);
- функциональную подсистему, представляющую собой совокупность взаимосвязанных программных (виртуальных) агентов;
- автоматизированные рабочие места пользователей (АРМы с web-интерфейсом), обеспечивающие взаимодействие с программными агентами;
- систему управления базами данных с возможностями полнотекстового поиска информации.
Рис. 5. Архитектура сетевой ИОС «Гефест».
Система содержит автоматизированные рабочие места (АРМ) пользователей, в зависимости от выполняемых функций группируемых в функциональные подсистемы, например такие АРМ как: «Студент», «Преподаватель», «Тестолог», «Методист», «Сотрудник деканата», «Сотрудник Учебного управления»,
«Системный администратор», и др. Количество АРМов и их функции могут быть легко изменены за счет использования принципа открытой архитектуры, а внешний интерфейс системы легко настраивается за счет использования шаблонов.
Программные инструментальные средства создания и обеспечения функционирования программного комплекса
Средства разработки программно-методического комплекса сетевой ИОС «Гефест» выбраны исходя из следующих соображений:
- производительность;
- многоплатформенность;
- простота подготовки специалистов;
- открытость кода;
- стоимость владения программным продуктом сторонних разработчиков.
В этой связи в качестве программного обеспечения были применены:
интерпретируемый язык PHP и СУБД MySQL, функционирующие под управлением Internet-сервера Apache. Тем не менее, разработанная сетевая ИОС «Гефест» в выборе программного продукта для ее функционирования достаточно непритязательна. В качестве ОС могут быть OS/2, Linux, семейство продуктов Microsoft Windows и др. системы, для которых существует версия Apache+PHP и СУБД MySQL, возможен выбор другого интернет сервера, имеющем возможность подключения PHP, в т.ч. MS Internet Information Server.
Для всех вариантов работы пользователей на персональном компьютере (ПК) рекомендуется операционная система Windows 95/98 и выше, а в качестве клиентского программного обеспечения необходим любой современный Web-броузер под используемую платформу (для Windows рекомендуется MS Internet Explorer 4.0 и выше).
Аппаратные средства реализации программного комплекса
При реализации системы использовалась наиболее распространенная техника - IBM-PC совместимые компьютеры.
Минимальные требованиями к ПК рабочего места пользователя следующие:
- персональный компьютер - IBM-PC совместимые ПК класса Pentium с характеристиками не ниже: тактовая частота процессора 166-200 MT^ объем оперативной памяти 32 MB, объем видеопамяти не менее 4 MB, звуковая карта;
- монитор 15-17” с рекомендованным разрешением экрана не ниже 800х600, предпочтительно 1024х748 и выше.
- мультимедиа аксессуары для прослушивания звуковых и просмотра видеофрагментов со звуковым оформлением: наушники или колонки и микрофон;
- средства доступа к Интернет (в зависимости от возможностей пользователя): модем 33,6-56кбит/с; прямое кабельное соединение (домовые сети, ЛВС организации) при удалении от точки подключения до 90 м - сетевая плата Ethernet 10/100 TX; радиомодем от 64кбит/с;
- по желанию пользователя - принтер, сканер.
Рассмотрим принципы выбора аппаратных средства для организации функционирования сетевой ИОС «Гефест». Выбор аппаратно-технических средств для эксплуатации системы один из самых неоднозначных вопросов. Это связано с тем, что хорошее оборудование стоит достаточно дорого, а эффект его применения на начальном этапе может оказаться весьма сомнительным. Трудность определения качественных характеристик аппаратных средств на стадии разработки и тестирования системы определяется малой загруженностью серверов системы и базы данных. Поэтому минимальные требования к функционированию системы определяются работоспособностью серверных программных продуктов, и, в первую очередь, сетевой операционной системы. В свою очередь минимальные требования к аппаратной части сервера базы данных в существенной степени зависят от применяемых операционной системы и Internet-сервера.
Так, при использовании OS Linux Red Hat для функционирования достаточно обычного IBM-PC совместимого ПК оснащенного сетевой платой для подключения к сети интернет. Минимальные требования к ПК - процессор Intel Pentium с тактовой частотой 100M^, объем оперативной памяти 32Мб.
В случае установки операционной системы MS Windows NT Server 4.0 и интернет сервера Apache - процессор Intel Pentium с тактовый частотой 200МГц, объем оперативной памяти 64Mb, а при использовании в качестве интернет сервера продукта Microsoft Internet Information Server - процессор Intel Pentium II с тактовый частотой 450МГц, объем оперативной памяти 128Мб.
В случае применения в качестве сетевой ОС Microsoft Windows 2000 Server + Microsoft Internet Information Server - минимальные требования к системе возрастают до уровня Pentium II с тактовый частотой 450МГ ц или PIII с тактовой частотой 500 Мгц, объем оперативной памяти 256Мб.
При разработке проводилось тестирование системы на ПК Intel P-200, 256 Мб RAM, в качестве операционной системы использовалась OS MS Windows 2000 Advanced Server + Apache + PHP+ MySQL. Система адекватно реагировала на запросы и неплохо функционировала. Связка продуктов Microsoft Windows 2000 + MS IIS + MS SQL 2000 хорошо работала на ПК с процессором Celeron 1000 с объемом оперативной памяти 384 Mb.
С учетом того, что в настоящее время существующие на рынке ПК значительно мощнее приведенных характеристик - вопрос выбора оптимального варианта ПК упирается в соотношение цена/качество/надежность.
С точки зрения надежности хранения и безопасности рекомендации по аппаратной части системы могут быть следующими:
- серверная платформа на базе 1-2х процессоров Intel P4-2,8ГГц;
- оперативная память 1Гб;
- Raid-контроллер 0+1 уровня;
- три и более Ultra3 SCSI накопителя на жестком магнитном диске (HDD) с горячей заменой, объем накопителей зависит от количества учебно-
методической информации, поскольку программный код системы не превышает 10Mb;
- в качестве операционной системы с точки зрения удобства и простоты управления работой системы, а также подбора кадров на роль администратора, возможен выбор Windows 2000 Advanced Server.
- Для управления операционной сетевой ИОС «Гефест», работой Internet-сервера и СУБД необходимо предусмотреть рабочую станцию системного администратора системы, поскольку это позволит повысить надежность и отказоустойчивости работы сервера системы и сервера базы данных.
Повышение производительности и надежности системы, а так же безопасности базы данных от хакерских атак и взлома возможно выделением сервера базы данных в качестве отдельной аппаратной единицы. Реализация схемы сетевого центра и связи его с пользователями системы, показанная на рис. 6, делает сервер базы данных недоступным для пользователей Internet.
Рис. 6. Сетевая ИОС «Гефест».
Практическое и использование сетевой ИОС «Гефест» в учебном процессе кафедры информатики
В настоящее время сетевая ИОС «Гефест» используется для проведения лабораторных и курсовых работ по дисциплине информатика как в компьютерных классах информатики при минимальном участии преподавателя в процессе обучения, так и по дистанционной форме без привязки к конкретному времени и месту выполнения работы с методической и консультационной поддержкой процесса обучения. Предусматривается проведение приема экзаменов и зачетов с использованием тестирования в сетевой ИОС.
Студенту, получившему доступ к ресурсам системы, доступны методические указания к выполнению лабораторных, контрольных и курсовых работ, предусмотренных учебной программой, вопросы к экзаменам, примеры выполнения контрольных и курсовых работ, примеры решения экзаменационных задач и многое другое. Защита работ - очная, в соответствие с установленным графиком. При нарушении графика защиты работ студент отстраняется от обучения с использованием дистанционных технологий.
Студенты очной, вечерней и заочной форм обучения имеют возможность работать с системой:
- под непосредственным руководством преподавателя, ведущего учебные занятия по расписанию учебных занятий в компьютерных классах кафедры информатики с использованием технологий электронного обучения;
- самостоятельно (по технологии дистанционного обучения), вне компьютерных классов кафедры информатики, используя 1Ш:ете1
Работа пользователей системы начинается с их регистрации. Так, например, работа студентов с системой начинается с анкетирования. Анкетирование преследует три основные цели: во-первых, регистрацию студентов в базе данных системы электронного обучения, во-вторых, определение наличия у студентов технической возможности для доступа к сетевой ИОС «Гефест» с компьютеров, расположенных вне учебных классов кафедры информатики; в-третьих, оценку первоначального уровня знаний студентов. Фрагменты разделов анкеты, предлагаемой студенту для заполнения при регистрации в сетевой ИОС «Гефест» показаны на рис. 7.
Входное имя (Логин)
Пароль
Пароль(повторно)
Группа
Фамилия
Имя
Отчество
Дата рождения (в формате 1111 -ММ-ДД)
Пол
Социальное
происхождение
Место проживания до поступления в УГАТУ (Тип и
наименование
населенного
пункта)
Последнее учебное заведение.которое Бы закончили (школа, колледж и
др)
Мужской г Женский
Рабочий Г Кресть-нин Г Служащий
Была ли в школе „ информатика Г Нет Да. но без ПК Да
Класс и технические
характеристики Я
ЭВМ. *
использовавшихся 11
при изучении
Информатики
Язык
программирован ия.
которому
обучались
при изучении
предмета
Информатики
При поступлении в
УГАТУ сдавали
информатику?
Если да. то оценка
Есть ли
постоянный доступ к ЭВМ, если есть, то где
Класс и технические характеристики ЭВМ.
к которой есть
3
Нет
г д»
I------------------------
Г Дома Г На работе Г У друзей Г В интернет клубе Г Другое
~а
Рис. 7. Фрагменты анкеты.
Допуск студентов к работе с использованием технологий дистанционного обучения осуществляется на основании личных заявлений, представленных на имя заведующего кафедрой информатики, по согласованию с лектором потока. При предоставлении допуска учитываются результаты анкетирования. Сведения о студентах. Допущенных к обучению с использованием технологий дистанционного обучения представляются в деканат. Правовой базой, допускающей использование технологий дистанционного обучения в традиционном учебном процессе является «Методика применения дистанционных образовательных технологий
(дистанционного обучения) в образовательных учреждениях высшего, среднего и дополнительного профессионального образования Российской Федерации»,
утвержденная приказом Минобразования России от 18.12.2002, № 4452.
При проведении лабораторного практикума по дисциплине «Информатика» возможны три формы работы:
1. лабораторные работы выполняются студентами по расписанию учебных занятий в компьютерных классах кафедры информатики с использованием технологий автоматизированного сетевого обучения при минимальном участии преподавателя в процессе обучения;
2. лабораторные работы, предусмотренные рабочей программой,
выполняются студентами самостоятельно, вне компьютерных классов кафедры информатики с использованием технологий дистанционного обучения и защищаются (очно) по установленному и утвержденному графику защиты лабораторных работ;
3. лабораторные работы, предусмотренные рабочей программой, частично выполняются дома с использованием технологий дистанционного обучения, а частично (то, что студент не смог выполнить дома) по расписанию учебных занятий в компьютерных классах кафедры информатики с использованием технологий автоматизированного сетевого обучения.
При проведении курсового проектирования по дисциплине «Информатика» консультации организуются с использованием сетевой ИОС «Гефест» с предоставлением доступа к ее информационным ресурсам как из компьютерных классов кафедры информатики (по локальной сети), так и удаленного доступа по Intemet.
В сетевой ИОС «Гефест» реализована технология индивидуализированного адаптивного обучения на базе текущего контроля усвоения учебного материала (рис. 8). Учебно-методический материал с тестовыми вопросами генерируется системой из учебных объектов, хранимых в базе данных УМИ.
Рис. 8. Обучение в системе с использованием интерактивного тестирования.
Для проведения занятий в сетевой ИОС «Гефест» по технологии дистанционного обучения в режиме распределенного класса предусмотрена подсистема общения пользователей. При этом обучаемые могут общаться как между собой, так и с преподавателем, ведущим занятие (рис. 9).
Рис. 9. Взаимодействие пользователей путем обмена сообщениями.
Для обучения студентов с использованием технологий дистанционного обучения на кафедре информатики разработан комплект электронных гипертекстовых учебно-методических материалов. Варианты материалов в формате Windows help (chm) для обучения в режиме off-line, зарегистрированы в ОФАП Государственного координационного центра информационных технологий Минобразования РФ, например [Кузьмина Е.А. и др., 2004], [Минасов Ш.М. и др., 2004]. Все методические разработки содержат большое количество практических примеров различной степени сложности. Имеются контрольные вопросы и индивидуальные задания по изучаемым темам, справочный материал, большое количество иллюстраций. Наличие гиперссылок делает методический материал мобильным, способным прокомментировать необходимые понятия или определения и быстро предоставить обучаемому необходимый справочный материал. Все это способствует хорошему усвоению учебного материала.
Для проведения удаленных консультаций предусмотрена оперативная разработка и публикация в системе учебно-методических материалов: наиболее
сложные для понимания и реализации фрагменты выполнения лабораторных и
курсовых работ, материалы для подготовки к экзаменам (вопросы, разбор решения экзаменационных задач и др.).
Преподаватели могут работать с сетевой ИОС «Гефест» (подготовка
необходимого для проведения занятий учебного материала, работа с электронными журналами учета работы студентов, просмотр протоколов их работы), как с компьютеров кафедры (по локальной сети), так и с других компьютеров,
расположенных вне кафедры (по Internet). Пример экранных форм с таблицами работы студентов с системой показан на рис. 10.
Рис. 10. Таблицы регистрации входа пользователей в систему.
Сотрудники деканата, учебного управления, а также другие пользователи получают доступ к ресурсам сетевой ИОС «Гефест» по ІШетеІ Им доступны, например, таблицы с интегральными результатами работы студентов, фрагменты экранных форм которых показаны на рис. 11.
Рис. 11. Таблицы с интегральными результатами работы студентов.
Администратор сетевой ИОС «Гефест» может работать как на специально выделенной для этих целей рабочей станции администратора, так и администрировать ИОС удаленно - по локальной сети или ІШетеі Его основные функции - управление пользователями системы (рис. 12).
Рис. 12 Администрирование прав пользователей.
Программный комплекс сетевой ИОС «Гефест», предназначенной для интеграции традиционного очного и электронного обучения, создан на базе программного ядра «К-МеШа», имеющей свидетельство об официальной регистрации в РОСПАТЕНТ [Тархов С.В. и др., 2003].
Авторизованный доступ к сетевой ИОС «Гефест», размещенной на сервере кафедры информатики Уфимского государственного авиационного технического университета (http://informatic.ugatu.ac.ru), осуществляется как из учебных компьютерных классов кафедры информатики (по локальной сети), так и с компьютеров, расположенных за пределами кафедры информатики (24 часа 7 дней в неделю по ІШете^.
Заключение
Описана сетевая информационно-обучающая система «Гефест», отвечающая современным требованиям к системам сетевого электронного обучения. В основу сетевой ИОС «Гефест» положен подход, реализующий принципы адаптивного программируемого обучения. Модель управления адаптивным обучением строится на основе теории конечных автоматов Мура и Марковских цепей. Сетевая ИОС «Гефест» создана с использованием мультиагентного подхода и принципов объектно-ориентированной обработки учебно-методической и иной информации, хранящейся в базах данных. Открытая архитектура позволяет переконфигурировать систему под потребности и предпочтения конкретных пользователей, создавать новые АРМы, изменять интерфейс пользователя. Информационный обмен в системе «Гефест» осуществляется на базе телекоммуникационных технологий в ІШтапеШШеї^ сетях. Система «Гефест» позволяет проводить обучение по широкому спектру учебных дисциплин, а также осуществлять организационную поддержку учебного процесса на стадиях подготовки, прогнозирования и анализа результатов обучения.
Литература
[Кабальнов Ю.С. и др., 2002] Кабальнов Ю.С., Тархов С.В., Минасов Ш.М. Информационно-обучающие среды образовательных систем // Вестник УГАТУ. Т.3, №2, Уфа, 2002. -С.187-196.
[Кабальнов Ю.С. и др., 2003] Кабальнов Ю.С., Тархов С.В., Минасов Ш.М. Способы хранения и генерации учебных курсов в информационно-обучающей среде, функционирующей на базе технологии WWW // Материалы научно-практической конференции «Информационные недра Кузбасса», посвященной 60-летию Кемеровской области. Кемерово. 2003. С.169-171.
[Lotnik Y.S. и др., 2002] Lotnik Y.S., Tarkhov S.V. The using of the content-menagement system in the distant education. // The 4-th International Workshop on Computer Science and Infor-mation Technologies (CSIT’ 2002). University of Patras, Greece, 2002. P. 170174.
[Кузьмина Е.А. и др., 2004] Кузьмина Е.А., Минасов Ш.М., Тархов С.В. Электронный лабораторный практикум по Visual Basic // Свидетельство об отраслевой регистрации разработки № 3649 Зарегистрировано в ОФАП
Государственного координационного центра информационных технологий Минобразования РФ. 2004.
[Минасов Ш.М. и др., 2004] Минасов Ш.М., Рамбургер О.Л., Тархов С.В. Электронный лабораторный практикум по MS Office 2000 // Свидетельство об отраслевой регистрации разработки № 3582 Зарегистрировано в Отраслевом фонде алгоритмов и программ Государственного координационного центра информационных технологий Министерства образования Российской Федерации 19.05.2004
[Тархов С.В., и др., 2003] Тархов С.В., Минасов Ш.М., Минасова Н.С. Информационно-обучающая система дистанционного обучения K-Media (ИОС ДО K-Media) // Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2003612176. Российское агентство по патентам и товарным знакам (РОСПАТЕНТ). Зарегистрировано в реестре программ для ЭВМ 22 сентября 2003 г.
