CC BY
29
РАЗДЕЛ 2 МОДЕЛИ, СИСТЕМЫ, МЕХАНИЗМЫ
В ТЕХНИКЕ
УДК 004.042
РАЗРАБОТКА ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ПОТОКА ДАННЫХ ИНФОРМАЦИОННО-ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЙ СРЕДЫ1
О. А. Бакаева, А. Г. Сальников
DEVELOPMENT OF THE THEORETICAL MODEL OF DATA STREAM FOR INFORMATION AND EDUCATION ENVIRONMENT
O. A. Bakaeva, A. G. Salnikov
Аннотация. Актуальность и цели. В настоящий момент времени информация играет важную роль в процессе функционирования любого учреждения. При этом информация сейчас во многих областях знаний рассматривается как поток данных, который обеспечивает взаимодействие между структурными подразделениями организации. В работе с потоком данных практически любого образовательного учреждения существуют особенности, которые требуют разработки универсальной модели потока данных. Цель данного исследования состоит в изучении и разработке теоретической модели потока данных в информационно-образовательной среде. Материалы и методы. Определение информационно-образовательной среды (ИОС) и требования, которым она должна удовлетворять, прописаны в ФГОС. Создание модели прошло этап анализа, в процессе которого были выявлены две составляющие ИОС. На последующем этапе синтеза была разработана теоретическая модель, представленная в виде схемы потока данных. Результаты. В ходе исследования были выявлены две характерные составляющие информационно-образовательной среды: организационная и профессиональная. Также описано движение потока данных в информационной среде вуза. Представлена вертикальная иерархия уровней доступа к информационным ресурсам, реализованная в виде схемы потока данных. Выводы. Полученная модель потока данных может быть применена при описании функционирования практически любой информационно-образовательной среды вуза. При практическом внедрении она обеспечивает создание широкого, постоянного и устойчивого доступа к необходимым данным для всех лиц, работающих в педагогическом учреждении.
Ключевые слова: поток данных, информационно-образовательная среда, организационный компонент, профессиональный компонент.
Abstract. Background. At this moment information plays an important role in the functioning of any institution. Moreover, now the information is considered in many areas of knowledge as a stream of data, which provides interaction between structural divisions of the organization. In the work with the data stream any educational institution, there are
1 Работа выполнена в рамках проекта «Компьютерное моделирование потока данных в информационно-образовательных системах» (руководитель - О. А. Бакаева).
features that require the development of a universal data flow model. The purpose of this research consists in studying and development of theoretical model of a data flow in the information and education environment (IEE). Materials and methods. Definition of the information and education environment and the requirements which must be satisfied, registered in the FGOS. Creating a model has passed the analysis phase, during which the two components of the IEE have been identified. At the next step of synthesis the theoretical model has been developed, as presented in the data flow diagram. Results. During the research two distinct components of the information and education environment were identified: institutional and professional. And also movement of a data flow in the information environment of higher education institution is described. The vertical hierarchy of levels of access to information resources realized in the form of a data flow diagram is presented. Conclusions. The resulting model of the data stream can be used in describing the operation of almost any the information and education environment of the educational institution. In the practical implementation provides a broad, permanent and sustainable access to the necessary data for all persons working in a pedagogical institution.
Key words: data flow, information and education environment, institutional component, professional component.
Введение
В современном информационном обществе условия работы практически любого учреждения связаны с оперативным доступом к данным и обменом информацией между различными структурными подразделениями организации. Только при выполнении этих условий возможна эффективная внутренняя работа всего предприятия, начиная от отдельных сотрудников и заканчивая целыми отделами, без которых работа предприятия невозможна. Это и бухгалтерия, и кадровый отдел, и руководящий корпус, и, несомненно, производственные или офисные подразделения.
Эффективно обрабатываемый поток данных позволяет осуществлять экономию человеческих и информационных ресурсов, времени, обеспечивает сотрудникам более эргономичный способ делового общения между собой и работы с информацией профессионального содержания. Также в результате обработки данных специалист в своей профессиональной деятельности может принять оптимальное решение и сделать правильный вывод [1, 2].
Данные мероприятия нашли свое практическое применение и в учреждениях сферы образования, где важен доступ основного контингента в лице школьников или студентов, а также учителей или преподавателей к внутренним собственным и внешним информационным ресурсам. Такой доступ должен обеспечиваться посредством специально создаваемой инфраструктуры, основу которой составляет локальная компьютерная сеть организации, но при этом имеющая выход в Интернет. Компьютерные сети организаций на современном этапе развития информационных технологий объединяют подсети всех структурных подразделений и обеспечивают различные способы обмена информацией.
1. Информационно-образовательная среда как необходимый компонент информационного пространства вуза
Различные действия с информацией в образовательных учреждениях могут быть выполнены благодаря внедрению информационно-образовательной среды.
Информационно-образовательная среда образовательного учреждения включает комплекс информационных образовательных ресурсов, в том числе цифровые образовательные ресурсы; совокупность технологических средств ИКТ: компьютеры, иное информационное оборудование, коммуникационные каналы; систему современных педагогических технологий, обеспечивающих обучение в современной информационно-образовательной среде.
В ФГОС в качестве обязательного условия реализации основной образовательной программы указано наличие в образовательном учреждении информационно-образовательной среды.
Информационно-образовательная среда организации должна обеспечивать:
- информационно-методическую поддержку образовательной деятельности;
- планирование образовательной деятельности и ее ресурсного обеспечения;
- проектирование и организацию индивидуальной и групповой деятельности;
- мониторинг и фиксацию хода и результатов образовательной деятельности;
- современные процедуры создания, поиска, сбора, анализа, обработки, хранения и представления информации;
- дистанционное взаимодействие всех участников образовательных отношений, в том числе с применением дистанционных образовательных технологий;
- дистанционное взаимодействие образовательной организации с другими организациями, ведущими образовательную деятельность, учреждениями культуры, здравоохранения, спорта, досуга, службами занятости населения, обеспечения безопасности жизнедеятельности.
Эффективное использование ИОС предполагает компетентность сотрудников организации, осуществляющей образовательную деятельность, в решении профессиональных задач с применением информационно-коммуникационных технологий.
Состояние современного образования и тенденции развития общества требуют новых системно-организующих подходов к развитию информационно-образовательной среды. Приоритет модернизации образования состоит в информатизации образования, главной задачей которой является создание единой информационно-образовательной среды [3]. ИОС рассматривается как одно из условий достижения современного качества образования.
2. Особенности организации потока данных в информационно-образовательной среде
Особенности информационного потока в учреждениях образования связаны с многофункциональностью самой информации. С одной стороны, как и в любой организации, необходимо организовать двусторонний поток данных между подразделениями: подготовлен приказ (распоряжение) - получена информация о его вступлении в силу, подана заявка на выдачу справ-
ки - получена информация о ее готовности, необходимо ознакомить сотрудников с графиком отпусков - открыт доступ к электронному документу и т.д. С другой стороны, основной вид деятельности в образовательном учреждении - это процесс, в котором задействованы педагоги и учащиеся, между которыми идет тоже двусторонний обмен информацией: преподаватель выдает задание всем студентам - учащиеся знакомятся с этим заданием; студенты отправляют готовые задания на проверку - преподаватель отслеживает наличие работ и оценивает качество; преподаватель выставляет оценку - студент получает информацию об этой оценке и т.д. В информационно-образовательной среде особенно важна ее вторая составляющая - образовательная, так как именно она является основой профессиональной деятельности сотрудников.
Это составляющая также имеет два направления и включает в себя непосредственно образовательный и вспомогательный контенты. Образовательный контент состоит из различного рода материалов, которые преподаватель (тьютор) доводит до сведения студентов с помощью дистанционных информационных технологий. А к вспомогательному блоку относится вся документация, которая уже представлена в электронном виде и сопровождает учебный процесс: стандарты, учебные планы, рабочие программы, графики занятий, расписание, ведомости нагрузки и пр. К этой информации имеют доступ студенты и преподаватели, администрации факультетов, ректорат, а также лица, не связанные с учебным процессом напрямую, например сотрудники библиотеки. А подразделения, обеспечивающие функционирование вуза, такие как бухгалтерия, отдел кадров, административно-хозяйственный отдел, имеют только ограниченный доступ к образовательному и вспомогательному контенту.
Поток данных - это последовательный прием или передача однотипных элементов данных. Он определяет информацию, передаваемую через некоторое соединение от источника к приемнику. Реальный поток данных может быть информацией, передаваемой по кабелю между двумя устройствами, с помощью пересылаемых по электронной почте писем или сообщений, данных, представленных на бумаге в виде текста или графического объекта, файлов или папок, переносимых через флеш-карту с одного компьютера на другой.
Под информационным потоком понимается совокупность сообщений, циркулирующих внутри системы, а также между этой системой и средой, внешней по отношению к ней, которые необходимы для управления и контроля за деятельностью всего учреждения [4].
Практически в любом учреждении выделяют следующие уровни или группы информационных потоков: горизонтальные, вертикальные, внешние, внутренние, входные, выходные. Названия потоков полностью отражают направление движения информации в организации.
В информационно-образовательных системах поток данных имеет, как было отмечено выше, две составляющие: организационную (стандартную) и профессиональную (педагогическую). Поэтому модель потока данных в ИОС будет значительно отличаться от аналогичных, так как необходимо предусмотреть наличие и направления движения информационного потока в среде «педагог - учащийся» и все внешние и внутренние потоки.
3. Разработка модели организации потока данных информационно-образовательной среды вуза
Заявленная модель должна отражать все потоки данных, которые функционируют внутри данной информационно-образовательной среды. Эти потоки имеют те же самые уровни, что и общий поток данных в любой организации. Горизонтальные уровни осуществляют обмен информацией между подразделениями одного уровня. В ИОС это, например, обмен информацией между студентами (5-й уровень), между профессорско-преподавательским составом (4-й уровень), которые в практической реализации ИОС в Мордовском государственном педагогическом институте (МГПИ) им. М. Е. Евсевье-ва представлены как тьюторы, между заведующими кафедрами (3-й уровень), между руководством факультета (2-й уровень), между проректорами (1-й уровень) и ректором (0-й уровень). Сами уровни демонстрируют функциональность вертикального потока данных. Вертикальными называют информационные потоки, охватывающие данные, поступающие сверху, из руководящих подразделений в подведомственные.
Внешними называют информационные потоки, протекающие в среде, внешней по отношению к ИОС. Примером внешних потоков для ИОС является информация из вышестоящих учреждений образования, учреждений культуры, здравоохранения, спорта, досуга, служб занятости населения, обеспечения безопасности жизнедеятельности.
Внутренними информационными потоками является информация, циркулирующая внутри одной ИОС. Это информация в основном касается обмена данными профессионального содержания, причем она может быть задействована на всех вертикальных уровнях: от ректора до студентов. Например, на адрес вуза приходит информационное письмо с приглашением принять участие в олимпиаде. Данное письмо отправляется в научный отдел, затем с этой информацией работают на уровне деканата и доводят ее до студентов. Такой яркий пример вертикального потока данных является специфичным для обычной организации и нормой для образовательного учреждения.
Все операции с потоком данных в информационно-образовательной среде организованы средствами создания сети компьютерных станций и многопроцессорных вычислительных систем, представляют собой совокупность устройств хранения и обработки информации. Узлы обмениваются потоками данных посредством организации локальной сети, также состоящей из различного рода устройств. При этом информационно-образовательная среда представляется в виде узлов связи, обеспечивающих протекание информационных процессов, а также запросов пользователей к серверу или одних устройств к другим.
С учетом всех особенностей передачи данных в информационно-образовательных учреждениях высшего образования была разработана схема, отображающая модель организации потока данных ИОС вуза (рис. 1).
Функционирование приведенной выше модели осуществляется на основе стандартных методов стохастического моделирования, в частности используется теория случайных процессов в системах массового обслуживания, так как большинство действий в разработанной модели организации потока данных представляют собой запросы. Это могут быть запросы-обращения к специалисту-человеку или запросы на какие-либо действия с документами (поиск, просмотр, редактирование, удаление). Таким образом, данная модель описывается математической моделью очереди и марковскими процессами.
Рис. 1. Модель организации потока данных ИОС вуза
Для обеспечения поддержки качественного обслуживания необходимо правильно распределить информационный поток данных среди всех участников в информационно-образовательной среде. Для этого необходимы современные аппаратно-технические средства и правильная их конфигурация.
Оценку работы ИОС можно произвести по нескольким направлениям, используя количественные и качественные критерии. К качественным характеристикам относятся возможность получения доступа к необходимому информационному ресурсу в любой момент времени и бесперебойное функционирование всей системы в целом. В роли количественных критериев выступают следующие показатели: максимальное количество пользователей, работающих в данный момент времени в системе, уровни пользователей,
скорость передачи и получения информации, общий объем трафика, количество активных документов в системе, среднее число добавления/удаления документов в информационно-образовательную среду за единицу времени. Эти показатели позволяют оценить функционирование системы в данный момент времени, а также отследить ее работоспособность в динамике за интересующий период.
Многие проблемы проектирования локальной сети организации и создания информационно-образовательной среды связаны с распределением информационных ресурсов для разных категорий источников (абонентов, пользователей), так как есть структурные подразделения, которые не имеют своей четко выраженной позиции в вертикальной иерархии, например библиотека и административно-хозяйственный отдел. Но обмен информацией между всеми участниками информационного процесса и указанными подразделениями должен иметь двусторонний горизонтальный характер.
Данные обстоятельства принуждают администраторов сетей и ИОС к необходимости включения в них определенной системы для управления потоками данных и ресурсами [5]. На практике такая система представлена в виде множества операционных правил, согласно которым обрабатываются все потоки данных. Эти правила должны определять маршруты прохождения потоков данных, а также алгоритмы и стратегии обслуживания в узлах локальной сети и информационно-образовательной среды организации; прогнозировать, предотвращать и исключать перегрузки и блокировки путем регулирования входящего трафика и управления распределением буферной памяти многопроцессорных вычислительных машин.
Заключение
Так как информационно-образовательная среда содержит два компонента: организационный и профессиональный, то при практической реализации модели потока данных необходимо аналогичное разделение. В МГПИ им. М. Е. Евсевьева такое разделение нашло свое отражение в создании двух информационных узлов. Это организационная информационная страница www.home.mordgpi.ru и учебная страница www.campus.mordgpi.ru.
Модель потока данных в ИОС, предложенная в этой статье, обеспечивает эффективный обмен информацией как организационного, так и профессионального содержания между всеми участниками образовательной организации. Данная модель направлена на создание широкого, постоянного и устойчивого доступа к необходимым данным для всех лиц, работающих в педагогическом учреждении высшего образования.
Необходимость создания единого информационного пространства в образовательном учреждении связана с тем, что информация в современных условиях является основой, обеспечивающей оперативность и эффективность управленческих решений, способствующих развитию любой системы, в том числе и системы образования.
Список литературы
1. Бакаева, О. А. Разработка и реализация численных методов исследования зависимости категориальных переменных на основе таблиц сопряженности : автореф. дис. ... канд. техн. наук / Бакаева О. А. - Воронеж, 2013. - 18 с.
2. Бакаева, О. А. Алгоритм выбора рационального способа проверки наличия зависимости между категориальными переменными при донозологическом контроле / О. А. Бакаева // Информационные технологии моделирования и управления. -2013. - № 1 (79). - С. 4-11.
3. Михеева, Е. В. Информационные технологии в профессиональной деятельности : учеб. пособие для студ. сред. проф. образования / Е. В. Михеева. - М. : Академия, 2005. - С. 533-535.
4. Бакаева, О. А. Использование информации в управлении / О. А. Бакаева // Юность и знания - гарантия успеха - 2015 : сб. науч. тр. - Курск, 2015. - С. 25-27.
5. Кравец, О. Я. Специфика менеджмента систем управления в социально-экономической сфере и смежные вопросы / О. Я. Кравец // Экономика и менеджмент систем управления. - 2013. - Т. 10, № 4. - С. 49-58.
Бакаева Ольга Александровна кандидат технических наук, доцент, кафедра информатики и вычислительной техники, Мордовский государственный педагогический институт им. М. Е. Евсевьева E-mail: helga_rm@rambler.ru
Сальников Алексей Геннадьевич
студент,
Мордовский государственный педагогический институт им. М. Е. Евсевьева E-mail: stilus1994@gmail.com
Bakaeva Olga A^androvna candidate of technical sciences, associate professor, sub-department of information and computer science, Mordovia State Pedagogical Institute named after M. E. Evsevyev
Salnikov Alexey Gennadуevich student,
Mordovia State Pedagogical Institute named after M. E. Evsevyev
УДК 004.042 Бакаева, О. А.
Разработка теоретической модели потока данных информационно-образовательной среды / О. А. Бакаева, А. Г. Сальников // Модели, системы, сети в экономике, технике, природе и обществе. - 2016. - № 4 (20). - С. 78-85.
