CC BY
75
Разработка портала знаний виртуальной кафедры
Гаврюшин Сергей Сергеевич,
д-р тех. наук, профессор, зав.кафедрой «Прикладная механика» Московского государственного технического университета им. Н.Э. Баумана
Попов Д.О.,
студент Московского государственного технического университета им. Н.Э. Баумана, psina@cfart.ru
Тарасов Валерий Борисович,
канд. тех. наук, доцент кафедры «Прикладная механика» Московского государственного технического университета им. Н.Э. Баумана, tarasov@rk9.bmstu.ru
Рассмотрены теоретические и практические вопросы создания информационной инфраструктуры виртуальной кафедры на основе методологии открытых систем и портальных решений. Выделены базовые структуры виртуальной кафедры как искусственной сетевой организации. Предложена общая архитектура виртуальной кафедры первого поколения. Описаны базовые функции и технологии разработки информационного портала вузовской кафедры, показаны пути его превращения в портал знаний.
Ключевые слова статьи: кафедра виртуальная, портал знаний, интеграция ресурсов, пространство информационное единое, организация искусственная, кафедра распределенная, кафедра расширенная.
Gavryushin Sergey Sergeevich doctor of science, technical., professor, Department chairman of Applied mechanics of The Moscow state technical university of N.E.Baumana Popov D.O.
Student jf of The Moscow state technical university of N.E.Baumana , psina@cfart.ru Tarasov Valeriy Borisovich associate professor, candidate of science, technical, associate professor вepartment of Applied mechanics of The Moscow state technical university of N.E.Baumana tara-sov@rk9.bmstu.ru
WORKING OUT THE PORTAL OF KNOWLEDGE OF VIRTUAL CHAIR
Theoretical and practical questions of creation of an information infrastructure of virtual chair on the basis of methodology of open systems and portal decisions are considered. Base structures of virtual chair as artificial network organisation are allocated. The general architecture of virtual chair of the first generation is offered. Base functions and technologies of working out of an information portal of high school chair are described, ways of its transformation to a portal of knowledge are shown Keywords: chair virtual, a portal of knowledge, integration of resources, space information uniform, the organization artificial, chair distributed, chair expanded.
Введение
В настоящее время, в условиях жесткой конкуренции на рынке образовательных услуг и намечаемого сокращения численности высших учебных заведений, жизненно необходимой становится разработка и использование инновационных стратегий и технологий в сфере образования. Сегодня, благодаря стремительному развитию передовых коммуникационных и информационных технологий (в особенности сети Интернет), открылись возможности построения территориально распределенных организаций, которые не привязаны к какому-либо месту на планете, но объединяют своих участников и создаваемые ими информационные потоки. Подобные технологии стали широко применяться и в сфере образования. Они опираются на новые концепции и модели организации (и самоорганизации) образовательных процессов и структур, такие как виртуальная учебная организация [4] и виртуальный университет [5], реинжиниринг процессов в образовании [2], интеллектуальная и самообучающаяся организация в сфере образования [8,9], виртуальная кафедра [1-4]. В настоящей работе (на примере реорганизации деятельности кафедры «Компьютерные системы автоматизации производства» МГТУ им. Н.Э. Баумана) рассмотрены некоторые теоретические и практические вопросы создания информационной инфраструктуры виртуальной кафедры на основе методологии открытых систем и портальных решений.
1. Понятие и структуры виртуальной кафедры
Под виртуальной кафедрой понимается разновидность сетевой, компьютерно интегрированной организации, которая состоит из неоднородных, свободно взаимодействующих агентов, которые могут находиться в разных местах. Такая организация имеет двоякий статус. С одной стороны, она формируется путем информационной интеграции и совместного использования необходимых педагогических, учебно-методических, научных, программно-технических и прочих ресурсов, отби-
№3, 2009
раемых с различных кафедр, факультетов, университетов, научных оргвани-заций, промышленных предприятий, бизнес-структур. Электронным путем образуется искусственная организация, которая функционирует в виртуальном пространстве. С другой стороны, «полностью виртуальная», т.е. не имеющая базовых структур в реальном пространстве кафедра, конечно, не может существовать. В этом плане, виртуальная кафедра может рассматриваться как своего рода метакафед-ра, объединяющая цели, традиции, ресурсы и опыт нескольких кафедр (и даже вузов) в интересах подготовки специалистов высокого уровня, а, в конечном счете, чтобы обеспечить выживание и конкурентоспособность партнеров на рынке образовательных услуг. В частности, построение виртуальной кафедры может обеспечивать горизонтальную интеграцию деятельности различных учебно-научных структур, как внутри факультета университета, так и в межуниверситетской организационной сети.
Формирование виртуальной кафедры как открытой организационной сети с использованием ресурсов кафедр разного масштаба способствует получению синергетических эффектов, в частности, компенсации недостатков и усилению достоинств партнеров. Например, можно объединить средства и возможности больших, давно образованных монодисциплинарных кафедр, имеющих богатые педагогические ресурсы и традиции, но обладающих сильной инерционностью и плохо приспосабливающихся к требованиям рынка, и небольших новых кафедр, порой испытывающих недостаток ресурсов, но способных быстро реагировать на изменения и оперативно получать заказы в сфере образовательных услуг. Таким образом, виртуальная кафедра - это одна из весьма перспективных клиентоцентрических стратегий в сфере образования, где эффективное управление взаимоотношениями с партнерами, клиентами и поставщиками образовательных услуг играет главную роль, позволяя существенно улучшить организационную гибкость, адаптивность и реактивность.
Итак, в качестве основной модели, используемой при моделировании и проектировании виртуальных организаций в сфере высшего образования, здесь принимается сетевая модель. В зависимости от характера взаимосвязей между узлами сети и уровня их кооперации и координации выделяются две базовые структуры виртуальной кафедры: распределенная кафедра (рис.1) и расширенная кафедра (рис. 2).
Распределенная кафедра представляет собой открытую, достаточно однородную сеть учебно-научно-производственных структур и подразделений, расположенных в различных местах (и, возможно, даже в различных областях региона), в которой главную роль играет децентрализованное управление, опирающееся на постоянные и интенсивные горизонтальные связи. Фрактализация подобной кафедры связана с сохранением ее базовой структуры при изменении масштаба. Типовая структура распределенной фрактальной кафедры представлена на рис. 1.
Напротив, расширенная кафедра имеет открытую, неоднородную и переменную сетевую структуру, где в центральном узле сосредоточены важнейшие, стратегические ресурсы и знания, составляющие основу организации и управления обучением, а некоторые учебные процессы или их отдельные компоненты, например, лабораторные работы, выводятся наружу и доверяются периферическим узлам - внешним, например, промышленным или бизнес-партнерам. В рамках подобной структуры могут быть реализованы стратегии аутсорсинга в сфере образования.
В данной работе нами рассматривается первый этап формирования виртуальной кафедры в техническом университете - построение единого информационного пространства, опирающийся на многоагентный подход [7] и технологию информационных порталов [6]. Общая архитектура такой виртуальной кафедры (первого поколения) представлена на рис. 3.
2. Информационный портал кафедры и технологии его разработки
Общая концепция порталов заключается в консолидации нескольких ресурсов в рамках одного вебсайта на одном сервере либо на кластере серверов (расположенных близко друг от друга в рамках одной сети). На первый взгляд, идея цен-
трализации выглядит довольно обычной, но для мира цифровых технологий и электронных сетей - это достаточно революционный ход, поскольку информация в сети Интернет в реальности очень фрагментирована и разбросана по огромному количеству несвязанных между собой веб-сайтов.
Интернет-портал представляет собой совокупность программных и аппаратных средств, взаимодействующих между собой с помощью операционной системы и обеспечивающих подключение агентов посредством локальных вычислительных сетей и сети Интернет.
Основная видимая выгода от создания Интернет-порталов в области образования - доступность и адаптивность предоставляемых массовому потребителю образовательных услуг, а также объединение различных категорий пользователей [6].
Превращение информационного портала в портал знаний связано с использованием различных интеллектуальных технологий в интересах обеспечения свободной циркуляции, поддержки и управления знаниями.
подр аз де л ения
Рис. 1. Распределенная фрактальная кафедра
0
1
О- V
I
о
Рис. 2. Расширенная кафедра
Рис. 3. Общая архитектура виртуальной кафедры первого поколения
Экономика, Статистика и Информатика
№3, 2009
В качестве инструментальных средств для построения кафедрального портала знаний были выбраны следующие программные продукты: CMS Joomla, MediaWiki, Mind Manager и другие, используемые как более мелкие модули.
Система управления контектом CMS Joomla представляет собой набор программ, написанных на PHP (язык программирования, созданный для динамического генерирования HTML-страниц на веб-сервере и работы с базами данных) и JavaScript (скриптовый язык, использующийся при создании сценариев поведения браузера, встраиваемых в вебстраницы). Данная система широко применяется во всем мире для создания Интернет-ресурсов. Она обладает следующими основными свойствами: гибкость, стабильность, удобство в эксплуатации, открытый код, свободное распространение, плат-формонезависимость, неограниченные возможности доработки и расширения, а также наличие достаточно полной технической документации и поддержки.
На основе данного инструментария c дополнительными модулями и компонентами были реализованы следующие базовые функции портала: информационный блок с актуальной информацией о кафедре; база данных о научной деятельности кафедры; личные страницы преподавателей; блоги преподавателей; виртуальная доска объявлений; внутренняя поисковая система с применением AJAX; система персонального доступа; форум.
В свою очередь, MediaWiki есть программный механизм для поддержки веб-сайтов, работающих по технологии «Вики». Эта технология опирается на веб-сайт, структуру и содержимое которого пользователи могут сообща изменять с помощью инструментов, предоставляемых самим сайтом.
Технология Вики характеризуется следующими признаками:
• Возможность многократно править текст посредством самой Вики-среды (сайта), без применения особых приспособлений на стороне редактора.
• Особый язык разметки - так называемая Вики-разметка, которая позволяет легко и быстро размечать в тексте структурные элементы и гиперссылки; форматировать и оформлять отдельные элементы.
• Учёт изменений (версий) страниц: возможность сравнения редакций и восстановления более ранних версий.
• Проявление изменений сразу после их внесения.
• Разделение содержимого на именованные страницы.
• Гипертекстовость: связь страниц и подразделов сайта через контекстные гиперссылки.
• Множество авторов. Некоторые Вики могут править все посетители сайта.
Таким образом, технология Вики представляет собой мощное средство для синтеза распределенной базы знаний с энциклопедическим представлением.
Наконец, Mind Manager есть программное обеспечение для создания и управления ментальными картами. Используя такие карты, можно легко отобразить структуру понятия или предметной области (рис.4). Данное средство обеспечивает автоматическое формирование на основе текстовых фрагментов наглядной ментальной карты и выгрузку ее в виде html-страниц с последующим импортом в базу знаний. В результате обеспечивается возможность автоматизированного внесения текстовых файлов в базу знаний и организации их последующей связь между собой с получением ментальной карты материала, которую можно использовать как средство его визуализации.
Разработка портала знаний кафедры как ключевого компонента ее информационной инфраструктуры направлена на создание единого информационного пространства и интеграцию внутрикафедральных, научно-образовательных ресурсов с ресурсами ее партнеров. Его практическое использование преподавателями и студентами кафедры позволяет существенно повысить эффективность их профессиональной и учебной деятельности, в первую очередь, благодаря ускорению доступа к тре-
буемой информации и организации более интенсивного информационного взаимодействия. Кроме того, эффективные портальные решения ориентированы на расширение возможного контингента абитуриентов и управление взаимодействием с партнерами кафедры.
Литература
1. Голенков В.В., Емельянов В.В., Тарасов В.Б. Виртуальные кафедры и интеллектуальные обучающие системы// Новости искусственного интеллекта. - 2001. - №4. - С.3-13.
2. Горнев В.Ф., Тарасов В.Б., Авдошин С.М., Тюхов Б.П. Развитие и применение идей реинжиниринга в сфере высшего технического образования// Реинжиниринг бизнес-процессов на основе современных информационных технологий. Сборник научных трудов 3-й Российской научно-практической конференции (Москва, 6-7 апреля 1999 г.). - М.: МЭСИ, 1999. - С.40-52.
3. Емельянов В.В., Тарасов В.Б. Виртуальная кафедра в техническом университете // Дистанционное образование.- 2000. - №6. - С.39-45.
4. Интеллектуальные обучающие системы и виртуальные учебные организации/ Под ред. В.В.Голенкова и В.Б.Тарасова. - Мн.: БГУИР, 2001.
5. Интернет-образование: не миф, а реальность ХХ1-го века// Под ред. В.П.Тихомирова. - М.: Изд-во МЭСИ, 2000.
6. Интернет-порталы: содержание и технологии. Сб. научных статей. Вып.1/ Под ред. А.Н.Тихонова и др. - М.: Просвещение, 2003.
7. Тарасов В.Б. От многоагент-ных систем к виртуальным организациям. - М.: Эдиториал УРСС, 2002.
8. Тарасов В.Б., Ярных В.В. Интеллектуальные и самообучающиеся организации в сфере высшего образования// Открытое образование. -2006. - №4. - С.34-38.
9. Тельнов Ю.Ф. Создание обучающейся организации на основе
Рис. 4. Пример ментальной карты
№3, 2009 И 70
интеллектуальных технологий// Труды 9-й Национальной конференции по искусственному интеллекту КИИ-2004 (Тверь, 28 сентября - 2 октября 2004 г.). - М.: Физматлит, 2004. -С.1068-1073.
Bibliography
1. Golenkov V.V., Emelyanov V.V., Tarasov V.B. Virtual chairs and intellectual training systems//Artificial intellect news. - 2001. - №4. - p. 3-13.
2. Gornev V.F., Tarasov V.B., Avdoshin S.M., Tyuhov B.P. Development and application of ideas of reengineering in sphere of the higher technical education//Reengineering of business processes on the basis of a modern information technology. The collection of proceedings of 3rd Russian scientifically-practical conference (Moscow, April, 67th 1999г.). - М.: MESI, 1999. - p.40-52.
3. Emelyanov V.V., Tarasov V.B. Virtual chair at technical univer-sity//Remote formation.- 2000. - №6. -p.39-45.
4. Intellectual training systems and the virtual educational organizations / Under the editorship of V.V.Golenkov and V.B.Tarasov. - M.: BGUIR, 2001.
5. Internet formation: not a myth, and a reality of XXI th century // Under the editorship of V.P.Tikhomirov. - M.: MESI, 2000.
6. Internet portals: the maintenance and technologies. C6. Scientific articles. Release / Under the editorship of A.N.Tihonov, etc.- M.: Prosveschenie, 2003.
7. Tarasov V.B. From multiagent systems to the virtual organizations. -M.: Editorial URSS, 2002.
8. Tarasov V.B., Yarnyh V.V. The intellectual and self-trained organizations in higher education sphere//Open formation. - 2006. - №4. - p. 34-38.
Telnov Yu.F. Creation of the trained organisation on the basis of intellectual technologies//Works of 9th National conference on an artificial intellect KII -2004 (Tver, 28.09 - 2.10, 2004). - M.: Fizmatlit, 2004. - p. 1068-1073.
Экономика, Статистика и Информатика
71
■
№3, 2009
