Разработка методов и средств построения распределенного информационно-справочного портала дистанционного обучения

Актуальность работы.

Разработка порталов является новым и наиболее перспективным направлением развития информационных и телекоммуникационных технологий, затронувшим наряду с другими сферами систему образования. Сегодня не существует точного определения портала, например, одно из них звучит следующим образом: «Портал — аппаратно-программный комплекс, который обеспечивает персонифицированный интерфейс, дающий людям возможность быстро находить и использовать информацию в соответствии со своими интересами». Под контентом портала понимают содержание (т.е. совокупность разнородных данных), к которому обеспечен доступ через портал [28,45,3,84,71,32].

Следует отметить, что ряд ведущих научных и учебных заведений, среди которых ГНИИ ИТТ «Информика», РУДН, МИРЭА, СПб ГУ, ЛИТМО, Издательство «Просвещение», ГУ-ВШЭ, РГИОО, МЭСИ, МИЭМ, приступили к созданию и вводу в опытную эксплуатацию общеобразовательного и специализированных порталов в рамках ФЦП «Развитие единой образовательной информационной среды». Кроме того, большой вклад в области освоения и внедрения порталов внесли такие ученые, как Густырь А. В., Демкин В. П., Иванников А. Д., Краснова Г. А., Лобачев С. Л., Майер В. Г., Нежурина М. И., Норенков И. П., Скуратов А. К., Солдаткин В. И., Тихомиров В. П., Тихонов А. Н. и др.

Вместе с тем, в России наблюдается повышенный спрос на получение образовательных услуг по дистанционной форме обучения. По данным ЦИАН Минобразования, свыше 35 млн. человек, так или иначе, заинтересованы в таких услугах [6,20,35]. При этом пользователю чрезвычайно сложно ориентироваться в большом объеме справочной информации, но дистанционному обучению, ему необходим быстрый доступ только к требуемой информации. Однако можно констатировать, что существующие разрозненные наработки в сети Интернет, не способны должным образом удовлетворять вышеупомянутый спрос, имеют ряд существенных недостатков, а именно:

• не имеют средств персонификации информации и настройки интерфейса, а по происхождению справочная информация формируется без учета специфики регионов;

• не располагают средствами для проведения консультаций и оказания помощи пользователям в поиске справочной информации по ДО;

• общие каталоги и поисковые системы в сети Интернет не содержат глубокой классификации, а объем ресурсов по ДО, включенных в соответствующие рубрики является неполным;

• не учитываются временные и материальные затраты пользователей при поиске информации по ДО. а также не соответствуют требованиям, предъявляемым к ним на сегодняшний день развитием информационно-коммуникационных технологий. В связи с этим представляется целесообразным и весьма перспективным решение проблемы удовлетворения спроса с помощью реализации способов построения порталов.

Таким образом, актуальность диссертационной работы состоит в том, что: в предложен комплексный подход к построению распределенного информационно-справочного портала (далее ИСП) на территории России, объединяющего ресурсы по дистанционному обучению и позволяющего каждому пользователю находить только нужную ему справочную информацию с учетом специфики конкретного регионав разработан подход к прогнозированию функциональной загруженности портала с использованием искусственных нейронных сетей, позволяющий повысить надежность функционирования портала при увеличении его посещаемости.

Цель и задачи исследования

.

Целью диссертационной работы является разработка методов и средств построения распределенного ИСП, предоставляющего справочную информацию о дистанционном обучении с целью удовлетворения потребностей населения в доступе к образовательным услугам и ресурсам.

Для достижения указанной цели в работе решаются следующие задачи:

• Обзор способов построения существующих порталов;

• Анализ и классификация существующих информационно-справочных сайтов ДО, формулирование основных требований к ним;

• Разработка комплексного подхода к проектированию распределенного ИСП и создание его базовой модели;

• Разработка модели персонификации контента портала для пользователей и условий для реализации общего алгоритма процесса персонификации;

• Разработка объектной модели ядра портала на основе модульного подхода к его программной реализации;

• Разработка структуры распределенного ИСП на примере типового вуза и формулирование принципов формирования и распределения справочного контента;

• Разработка подхода к прогнозированию функциональной загруженности портала с использованием нейронных сетей;

• Практическая реализация полученных результатов.

Методы исследования. Для решения поставленных задач использованы методы общей теории систем, теории множеств, теории искусственных нейронных сетей, сравнительного анализа, объектно-ориентированного программирования.

Научная новизна работы заключается в том, что:

• проведен анализ и предложена классификация существующих информационно-справочных сайтов ДО, позволяющая сформулировать основные требования к ним;

• предложен комплексный подход к проектированию распределенного ИСП и выделены содержательная, организационная и технологическая компоненты;

• разработана модель персонификации контента портала для пользователей на основе теории множеств;

• создана базовая модель распределенного ИСП;

• разработана объектная модель ядра портала на основе модульного подхода к его программной реализации;

• разработана структура распределенного ИСП на примере типового вуза и сформулированы принципы формирования и распределения контента;

• предложен подход к прогнозированию функциональной загруженности портала с использованием нейронных сетей.

Практическая ценность результатов диссертационной работы состоит в том, что:

• используя полученные методы и средства, разработан и внедрен прототип информационно-справочного портала, объединяющего ресурсы по дистанционному обучению и позволяющего каждому пользователю находить только нужную ему справочную информацию;

• полученный прототип информационно-справочного портала ДО можно внедрять в любой типовой ВУЗ или организацию, заинтересованную в продвижении информации о ДО, тем самым, расширяя региональную составляющую портала;

• разработанные и предложенные в диссертации методы и программные средства можно адаптировать и внедрить в любую другую предметную область.

Реализация результатов работы.

В рамках ФЦП РЕОИС Минобразования России разработан прототип информационно-справочного портала дистанционного обучения и внедрен в ГНИИ ИТТ «Информика» с целью предоставления соответствующей справочной информации. Данный прототип стал номинантом Всероссийского конкурса образовательных ресурсов Интернета «Образование в Рунете» в номинации «Исследования, информация и управление», а также удостоен золотой медали Всероссийского выставочного центра.

С использованием полученных методов и средств, реализован на практике ряд проектов в рамках научно-технических программ: «Создание национальной сети компьютерных телекоммуникаций для науки и высшей школы», «Разработка и реализация федерально-региональной политики в области науки и образования», «Научное, научно-методическое, материально-техническое и информационное обеспечение системы образования», «Создание системы открытого образования», а именно разработаны следующие сайты:

• «Международное сотрудничество» Минобразования России;

• «Инновационная дидактика с применением информационно-коммуникационных технологий» — российско-голландский проект бюро CROSS.

Апробация работы.

Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на 9 международных и российских научных конференциях и семинарах, в том числе: «Интернет.Общество.Личность'2000» (г. Санкт-Петербург, 28 февраля-3 марта 2000), «Новые информационные технологии в университетском образовании» (г. Томск, 21−23 марта 2000), «Информационные технологии и телекоммуникации в образовании» (г.

Москва, 6−9 апреля 2000), «Телематика'2000» (г. Санкт-Петербург, 29 мая -1 июня 2000), Международная конференция «Применение новых информационно-коммуникационных технологий в преподавании» (г. Санкт-Петербург, декабрь 2001), «Телематика'2001» (г. Санкт-Петербург, 18−21 июня 2001), Всероссийская конференция «Современная образовательная среда» (г. Москва, 21−24 ноября 2001), «Телематика'2002» (г. Санкт-Петербург, 3−6 июня 2002), «Телематика'2003» (г. Санкт-Петербург, 14−17 апреля 2003).

На защиту выносятся следующие результаты:

• Классификация существующих информационно-справочных сайтов дистанционного обучения и формулирование основных требований к ним;

• Комплексный подход к проектированию распределенного ИСП с выделением содержательной, организационной и технологической компонент;

• Модель персонификации контента портала для пользователей на основе теории множеств;

• Базовая модель распределенного ИСП;

• Объектная модель ядра портала с использованием модульного подхода к его программной реализации;

• Структура распределенного ИСП на примере типового вуза и формулирование принципов формирования и распределения контента;

• Подход к прогнозированию функциональной загруженности портала с использованием нейронных сетей.

Научной основой является то, что: в предложена классификация существующих информационно-справочных сайтов ДО, а также сформулированы основные требования к нимв разработан комплексный подход к построению распределенного информационно-справочного портала на территории России, объединяющего ресурсы по дистанционному обучению и позволяющего каждому пользователю находить только нужную ему информацию с учетом региональной спецификив разработана модель персонификации контента портала для пользователей на основе теории множествв разработан подход к прогнозированию функциональной загруженности портала с использованием нейронных сетей, позволяющий наращивать вычислительные ресурсы портала в зависимости от увеличения его посещаемости.

Публикации.

Основные теоретические положения диссертации были изложены автором в 11 тезисах докладов и научных статьях и 2 отчетах по НИР.

Структура и объем работы.

Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, списка литературы и приложений. Объем работы составляет 154 страницы, включая 44 рисунка и 3 таблицы.

4.4. Выводы по главе 4.

1. Используя объектную модель ядра портала, разработаны программные модули с открытым и ограниченным доступом позволяющие:

• предлагать в удобной для пользователей форме необходимую новостную, нормативно-правовую и другую информацию о дистанционном обучении с возможностью почтовой рассылки информации;

• проводить опНпе-обсуждения между участниками форума по проблемам и перспективам развития дистанционного обучения;

• проводить консультации между пользователями и специалистами, осуществлять голосование по заранее определенным темам, а также размещать отзывы и предложения;

• гарантировать защиту портала путем определения категорий доступа зарегистрированных пользователей и активизации безопасности портала от несанкционированного доступа в Интернет/Интранет сетях с использованием многоуровневой защиты;

• проводить баннерный обмен для образовательных учреждений в сфере предоставления дистанционных образовательных услуг.

2. Реализацией проведенных исследований явилось создание и внедрение в рамках ФЦП «РЕОИС» Минобразования России прототипа информационно-справочного портала, позволяющего удовлетворять информационную потребность населения в доступе к образовательным услугам и ресурсам дистанционного обучения.

3. Проведена апробация разработанных методов и средств при реализации ряда проектов в области образования.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

1. Выполнен анализ и предложена классификация существующих информационно-справочных сайтов ДО. Это позволило сформулировать основные требования к ним и сделать вывод о необходимости построения распределенного информационно-справочного портала ДО.

2. Предложен комплексный подход к проектированию распределенного информационно-справочного портала ДО, включающий содержательную, организационную и технологическую компоненты портала, позволившие создать базовую модель портала.

3. Предложена модель персонификации контента портала для пользователей, на основе которой создан алгоритм процесса персонификации.

4. Разработана объектная модель ядра портала с использованием модульного подхода к его программной реализации. С этой целью сформулированы основные задачи при построении модулей ядра и разработана объектная модель ядра, позволяющая снизить избыточность программного кода и оптимизировать процесс проектирования программных модулей.

5. На основе базовой и объектной моделей рассмотрена структура распределенного информационно-справочного портала ДО на примере типового вуза, позволившая сформулировать способы формирования и распределения справочного контента.

6. Используя предложенную структуру портала, разработан подход к прогнозированию функциональной загруженности портала с использованием искусственных нейронных сетей, позволяющий наращивать вычислительные ресурсы портала в зависимости от увеличения его посещаемости.

7. Реализацией проведенных исследований явилось создание и внедрение в рамках ФЦП «РЕОИС» Минобразования России прототипа информационно-справочного портала, позволяющего удовлетворять информационную потребность населения в доступе к образовательным услугам и ресурсам дистанционного обучения, а анализ статистики показал существенное увеличение посещаемости прототипа по сравнению с аналогичными разработками.

8. Проведена апробация разработанных методов и средств при реализации ряда проектов в области образования, а именно разработаны следующие сайты:

• «Международное сотрудничество» Минобразования России;

• «Инновационная дидактика с применением информационно-коммуникационных технологий» — российско-голландский проект бюро CROSS.

9. Предложено качественно новое решение задачи построения информационно-справочного портала, имеющее существенное значение в области предоставления образовательных услуг системы ДО.