ПРИНЦИПЫ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ АРХИТЕКТУРЫ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ

В статье представлен результат исследования функциональных возможностей современных информационных систем дистанционного обучения в контексте обеспечения ими решения задач управления учебным процессом. Автором рассмотрены варианты организации процесса обучения в учебных заведениях различного типа по предоставление доступа к учебной информации. Определены аспекты, которые должны быть обеспечены информационными системами, на базе которых создается среда дистанционного обучения. Предложены принципы построения гибкой архитектуры соответствующего функционала, которые могут быть применены как для совершенствования уже внедренных, так и для проектирования новых систем.

Ключевые слова: информационная система, организационное обеспечение, дистанционное обучение, учебный процесс.

Постановка проблемы. Современные темпы информатизации общества, образовательной, промышленной, коммерческой и других сфер деятельности человека способствуют активному использованию парадигмы непрерывного обучения. В контексте этой парадигмы средства электронного обучения и коммуникаций на основе компьютерных сетей играют одну из основных ролей. Анализ мировых тенденций реализации принципов указанной парадигмы обучения означает, что основной акцент делается на использования глобальной компьютерной сети Интернет, мультимедийных технологий и технологий Web 2.0.

В настоящее время существует значительное разнообразие программного и технического обеспечения для реализации указанной парадигмы, используются различные идеологии организации процесса обучения, различные модели этого процесса, разрабатываются новые и адаптируются классические методы и принципы педагогики. Большая часть разработок уделено процессам взаимодействия учителя и ученика, образованию глобального образовательного пространства на принципах открытого образования, реализации обучающих систем открытого и закрытого типа.

Наряду с этим в учебных заведениях существует реальная потребность в эффективных информационных системах дистанционного обучения (ИСДН) закрытого иликомбинированного типа. В таких случаях наряду с педагогическими задачами обучения возникает ряд вопросов, касающихся организации учебных процессов, их управления и контроля. Такая деятельность обычно осуществляется учебной и технической администрацией учебного заведения. В случае использования ИСДН именно эта деятельность определяет режимы работы конкретного учебной среды и является неотъемлемой частью учебного процесса. Указанный аспект функционирования системы недостаточно рассматривается при разработке и внедрении ИСДН, через которые возникает проблема эффективного функционирования и развития образованного на их базе учебной среды. Как следствие попрания этой проблемой, ИСДН, что реализуют развиты современные педагогические технологии, не всегда могут эффективно использоваться, их интеграция в текущий учебный процесс учреждения недостаточно успешная, их развитие является медленным или вообще приостановленным.

Анализ исследований по вопросам данной проблемы показывает, что существует много точек зрения на решение проблемы информатизации учебного процесса. Теоретическим основам эффективного управления учебным процессом образовательных учреждений и условиям их информатизации посвящены работы Архангельского С. И., Быкова В. Ю., Даниленко Л. И., Ващенко Л. М., Метешкина К. А. и других ученых. Принципы управления, предложенные в этих работах, в той или иной степени заложены в основу или реализуются в существующих системах электронного обучения в соответствии с задачами функционирования конкретных учебных заведений и их ИСДН [1-3].

Проблемам информатизации управляння обучением в последние годы уделяется большое внимание, и различные аспекты этих проблем освещаются в трудах Гриценко В. И., Кухаренко В. Н., Малюковой И. Г., Мазура М. П., Савченко С. В., Веремчук А. П., Лунячека В. Е., Лясковского В. П., Гуменюк В. В., Гамлуша Я. Н., Яковенко В. Д., Ясеневой И. С, Вишневского П. Г., Рожнова Т. Е. и других ученых. Однако предложены подходы и модели управления обучением имеющих узкую практическую реализацию в рамках процессов отдельных типов учебных заведений, таких как средне- образовательные учреждения или вузы, или учебные центры [4-8].

Информационно-технические средства, используемые для внедрения таких разработок, не имеющих достаточной универсальности и гибкости для их повторного использования в условиях управленческих процессов учебного заведения другого типа, чем того, на который они настроены. Адаптация таких систем под другой процесс является достаточно трудоемкой задачей и не всегда возможна. Например, существующую адаптацию широко распространенной ИСДН Moodle под задачи высшего учебного заведения [9], уже можно считать достаточным для управлением процессом обучения, но использование этой разработки для учебных центров вновь требует отдельного адаптации. Удачность архитектурного решения существующих адаптации тоже можно поставить под сомнение из-за того, что первичное функциональное ядро систем, как правило, не рассчитаны на сложные руководящие процессы. Вследствие этого такие адаптации нуждаются в постоянной доработки и разработки дополнительного функционала в случае возникновения новых задач управления. Аналогичные выводы можно сделать и о других свободно распространяемые платформы электронного обучения, такие как Claroline, SAKAI, eFront и т.д.. [10].

В отличие от бесплатных коммерческие продукты, такие как eLearning Server, WebTutor, STELLUS, LMS-Online более гибкие в адаптации к разнотипных учебных процессов. Но они имеют свои ограничения за счет ориентации на цели обучения пользователей коммерческого сектора.

Причиной такой ситуации является нацеленность исследований и разработок на решение практических задач учебного заведения определенного типа, а не всей их совокупности в целом.

В результате анализа выявлено, что проблематике построения рациональных гибких структур ИСДН и универсальности архитектурных решений уделяется мало внимания.

Задачей данной работы является подведение итога анализа существующих принципов проведение занятий в учебных заведениях различного типа, определения их общих черт и атрибутивных характеристик с целью формирования рекомендаций к архитектуры программно-технической реализации ИСДН.

Реализация ИСДН актуальна в случаях большой численности слушателей и территориально распределенной учебной аудитории. Поэтому основными объектами исследования является реализация процессов управления обучением в учебных средах средних и высших учебных заведений, учебных заведений последипломного образования, центров переподготовки и повышения квалификации, учебно-консультационных центров и центров профессионально-технического образования, корпоративных учебных центров. Если сосредоточиться на обеспечении системой функций учебного процесса, то из общих руководящих функций учебной администрации учебных заведений следует выделить лишь те, которые непосредственно влияют на процесс обучения. К таким функциям не будут относиться научно-исследовательская, кадровая, финансово-экономическая, коммунальная сферы деятельности заведения и тому подобное. Учитывая это, предмет исследований определим как рациональную эффективную реализацию руководящих функций учебной администрации ИСДН относительно учебного процесса, а именно: функций ограничения доступа к элементам системы и управление учебными группами, функций доступа к учебным объектам (Курсов), функций формирования графика занятий и планирование обучения.

Функции ограничения доступа к элементам системы Все современные ИСДН после прохождения пользователем операции аутентификации предоставляют ему определенные права доступа к элементам системы и их функций. Одновременно распространено применение идеологии разграничение прав пользователей в системе согласно функциональных ролей, структурных составляющих системы и соответствующих операций и функциональных инструментов таких составляющих.

Наличие функционала ролевого доступа к системе является одним из факторов, определяет возможность ее адаптации к потребностям учебного заведения. Для эффективной организации управления системой обучения, ИСДН должна позволять создавать различные роли участников процесса и настраивать их права доступа к информации и элементов управления системы. Одновременно следует учитывать, что каждый пользователь может выступать одновременно в нескольких ролях.

Как правило, в учебном процессе выделяют четыре базовых роли с соответствующими функциями [1, 2]:

· Слушатель (ученик, студент) - функции обучения;

· Преподаватель (тренер, тьютор, инструктор) - функции проведения обучения, управления учебными элементами, процессом обучения с отдельного курса, функции формирования отчетности;

· Учебный администратор (организатор учебного процесса, декан, менеджер) - функции управления учебным процессом и настройки его объектов, управление персоналом и назначением учителей, слушателей, функции формирования отчетности,

· Технический администратор (администратор ИСДН) - техническое сопровождение функций системы, операции с пользователями и базой данных, настройка свойств системы.

Большинство современных ИСДН опираются на использование указанных четырех ролей. Однако для управления учебным процессом важна возможность создания дополнительных ролей в соответствии с требованиями конкретного учебного заведения. Так, например, базовая роль учебного администратора может быть ограничена до роли библиотекаря, основной функцией которого является управление библиотечным фондом и контроль выдачи и возврата книг. Другим примером может быть создание на базе роли преподавателя роли ассистента, который только проводит занятия и не имеет разрешения управлять учебными элементами курса.

Гибким архитектурным решением, позволяющим свободно оперировать ролями системы и правами доступа к структурным и функциональным свойствам ИСДН, является использование сетки прав доступа (табл. 1). Такое решение требует от ИСДН четкой детерминации структуры системы и доступных пользователям операций по каждому структурному элементу. Также для ИСДН является желательной возможности образования иерархического подчинения своих структурных элементов.

Наличие четко определенных ролей пользователей системы позволит не только детерминировать участников процесса обучения, но и решить отдельные вопросы дальнейшего развития системы по необходимости введения дополнительных участников процесса с особым функционалом.

Еще одним аспектом является существование у одного пользователя нескольких ролей. Здесь подходы реализованы в современных ИСДН разделяются на два случая. В одном случае используется слияние прав доступа всех назначенных ролей, в противном случае предназначены роли доступны пользователю отдельно. Последний подход позволяет пользователю работать с ИСДН в четко заданном поле ответственности и более рациональным с точки зрения процессов управления.

На практике для развития системы является желательным разграничение функций между ролями, которые образованы на основе различных базовых ролей и «слияние» функциональности нескольких ролей пользователя на основе одной базовой роли, то есть использовать комбинированные роли. Структурно этот принцип можно представить на примере схемы (рис. 1).

Рис. 1. Принцип комбинированных ролей Функции управления учебными группами Формирование учебных групп в существующих системах, как правило, выполняется вручную. Но в крупных учебных заведений и с учетом перспектив развития систем обучения, такое действие должно выполняться автоматически по определенным правилами и признаками, которые свойственны слушателям.

Так для учреждений среднего образования признаку принадлежности пользователя к определенной группы является год обучения и номер класса, например, «четвёртую А». Для заведения профессионального и высшего образования - год поступления и шифр группы, например, «1ЕКО-06». Для учебных центров переподготовки и повышения квалификации - должность и принадлежность к определенной организации. Для корпоративных учебных центров - должность и принадлежность к структурного подразделения.

Факторов, по которым могут формироваться группы слушателей, достаточно много, и архитектура системы должна быть гибкой для обеспечения возможностей автоматического формирование и синхронизации групп. Также система должна позволять одному слушателю бесконфликтно состоять в нескольких группах одновременно.

Потребность в автоматическом формировании групп пользователей также выдвигает требование в наличии синхронизации данных ИСДН с существующими в учебных заведениях информационными системами управления персоналом или к интеграции с такими системами. В таком случае станет возможной своевременная актуализация модели учебной структуры учреждения в ИСДН согласно структурных изменений в организации.

Функции доступа к учебным объектам Учебный элемент (дидактическая единица) является элементарным объектом системы электронного обучения. Таким элементом может быть текст лекции, видеофрагмент, тестовое задание подобное. Подобрана по определенным правилам совокупность учебных элементов образует так называемый учебный курс. В зависимости от атрибутивных характеристик этих объектов определяются возможности их использования в учебном процессе. Для руководящих функций ИСДН важны характеристики, от которых зависят режимы доступа к объектам.

Можно выделить три варианта доступа к учебным элементам курса:

· Через структуру курса;

· Через расписание занятий;

· Через гиперссылки с URL отдельного элемента.

Каждый вариант доступа имеет обрабатываться определенным компонентом, контролирующая доступность элемента за комбинацией назначенных пользователю текущей роли и отношений к этому элементу (рис. 2).

Рис. 2. Принцип обработки доступа на уровне учебного элемента Например, одним из таких отношений может быть отношение пользователя к исследовательских групп, которой суждено заданный элемент. Или отношение как автора учебного элемента.

Наряду с этим ИСДН обязательно должна предоставлять возможности контроля доступа к учебного элемента во времени. В общем случае, элемент наследует свойства ограничений доступа от соответствующего группировки элементов, т.е. курса, к которому он принадлежит. Однако гибкость системы будет существенно увеличена за счет возможности

задавать подобные ограничения напрямую к отдельному учебному элемента. Такой подход позволяет создавать расписание занятий и является необходимым для работы ИСДН в режиме поддержки традиционных форм обучения.

Функции управления графиком занятий Наличие у элемента курса признаки доступа через расписание занятий позволяет формировать как групповые, так и индивидуальные расписания. В учебных заведениях используют различные подходы образования соответствия между занятиями курса и слушателями, которые отображаются в графиках занятий. Можно отметить три распространенных варианты занятий в ИСДН.

а) Индивидуальные занятия - занятия назначается слушателю напрямую, при этом игнорируются его признаки принадлежности к группам.

б) Групповые занятия - занятия назначается всем слушателям, принадлежащих заданной группе. В этом случае слушатель получает доступ к материалам занятия пока он

принадлежит группе.

в) Открытые занятия - слушатель получает доступ к занятию по собственному желанию в любой момент. Такие занятия образуются на открытых курсах и отвечают

конференциям, семинарам и т.д..

В этом случае важна возможность различения системой соответствующих типов занятий. Так, например, для руководящей деятельности учебного заведения важен график занятий учебных групп. Для преподавателя важно индивидуальный график занятий слушателя. График открытых занятий представляет интерес для социальных исследований и анализа потребностей и интересов пользователей системы.

В любом случае график занятий по курсу формируется в пределах доступности самого курса во времени. Следует учитывать, что доступность курса во времени может быть связана с временными ограничениями группы курсов, к которой он принадлежит.

Во многих ИСДН осуществляется группировка учебных курсов по определенным атрибутами. Таковы группировки курсов по признакам времени (семестр, учебный год, и др.) и по признакам принадлежности к определенным категориям (программа подготовки, специальность, рубрика, тип дисциплины и т.д.).

ИСДН должно позволять выполнять подобные группировки в ракурсе того, что имеет быть обеспечена возможность назначения группы курсов как одному пользователю (Индивидуальные занятия), так и группе пользователей (учебной группе). Также рациональным было бы предоставление не только курсам, но и группам курсов признаков начала и окончания периода доступности.

Следовательно, можно утверждать, что ограничение доступа к курсу или группе курсов должны определяться комбинацией ограничений:

· По назначению - без ограничений, как открытый курс, или доступен только соответствующим ролям ИСДН, или группам пользователей, как закрытый курс;

· По времени - без ограничений или с периодом доступности.

Свободный доступ без ограничений позволяет реализовать элементы ИСДН открытого типа. Доступ по назначению позволяет решать локальные задачи и интегрировать ИСДН в текущие учебные процессы учебного заведения. Можно выделить следующие варианты доступа по назначению:

· Ролевой индивидуальный доступ (автора курса, преподавателя курса, учебного администратора, слушателя);

· Групповой доступ (доступ слушателей соответственно их принадлежности к заданной учебной группы).

Относительно роли слушателя ИСДН должен различать курсы и группы курсов по таким типами временного ограничения:

а) с абсолютно заданным периодом доступности (по календарным датам);

б) без ограничений, как постоянно действующий информационный ресурс;

в) с относительным периодом доступности (по времени относительно начала обучения пользователя на курсе).

На рис. 3 проиллюстрировано описан принцип соотношения временных ограничений групп курсов и курсов, входящих в группы либо функционируют самостоятельно. На рисунке типы ограничений обозначено буквами а, б и в соответствии с перечнем, указанного выше.

Рис. 3. Принцип соотношения временных ограничений групп курсов и курсов Выводы. На основе анализа принципов управления учебным процессом, заложены в функциональность широко употребляемых современных ИСДН, таких как Moodle, Claroline, SAKAI, eFront, eLearning Server, WebTutor, STELLUS, LMS-Online и других, сформированы принципиальные требования к архитектуре ИСДН в контексте управления учебным процессом. Предложенные принципы позволяют определить пути совершенствование внедренных ИСДН учебных заведений разного типа и рационального проектирования новых систем. Приведенные рекомендации направлены на усиление интеграции ИСДН в текущие учебные процессы и ускорение развития информатизации учебной деятельности. На базе предложенных принципов выполняется создание математических и объектно-ориентированных моделей для совершенствования ИСДН eLearning Server, внедренная во многих учебных заведениях.