Построение единого информационного образовательного

КОТИКОВ В.И., КОТИКОВ В.М.
Московский государственный технический университет
гражданской авиации
kotikov@mstuca.ru
Построение единого информационного образовательного пространства
высшей школы на основе электронных информотек:
Проблемы и пути их решения
Основные направления развития высшего образования, сформулированные в документах Болонского процесса, выдвинули на первое место
задачу организации, управления и обеспечения самостоятельной работы
студентов на основе информационных интеллектуальных образовательных ресурсов, представленных в электронной форме и доступных через
телекоммуникационные сети разного уровня, включая Интернет. Несмотря на большой объем накопленных в Интернете информационных образовательных ресурсов и публикаций, посвященных созданию электронных учебно-методических комплексов [1-2], сегодня отсутствует общая
концепция и методология построения информационных автоматизированных систем, которые бы отвечали задачам по перестройке образовательного процесса в высшей школе. Этим вопросам и посвящен данный
доклад.
Современным способом информационного обеспечения учебного
процесса является создание в вузах полнотекстовых электронных информационных ресурсов учебного назначения, формируемых в виде некоторой базы, которые в дальнейшем будем называть электронные учебнометодические комплексы (ЭУМК) дисциплин. Разработка концепции, выбор принципов по формированию такой базы, создание метаданных об
электронных документах ЭУМК, алгоритмов работы для автоматизированных информационных систем нового поколения позволят приступить
к формированию базовой основы единой информационной поддержки
образовательного процесса современного вуза [3-4].
Формирование полнотекстовой базы ЭУМК вузов дает возможность:
- построить единое информационное образовательное пространство
на основе интеллектуальных полнотекстовых информационных ресурсов
ЭУМК в системе взаимоотношений «преподаватель-студент», что отвечает
задаче создания системы дистанционного образования;
- интенсифицировать учебный процесс за счет обеспечения всех
форм занятий, в том числе и самостоятельной работы студентов, всеми
необходимыми учебными и вспомогательными материалами в любое время с любой рабочей компьютерной станции, включенной в эту сеть;
- повысить статус преподавателей за счет использования авторских
учебных разработок различными вузами;
- обеспечить занятия с мультимедийным сопровождением, тренингами и обучающими модулями для облегчения студентам восприятия
учебных материалов;
- придать занятиям большей привлекательности за счет рассмотрения задач, близких к будущей деятельности выпускников, а также современного программного обеспечения;
- впервые проводить сравнительный количественных анализ различных вузов и его подразделений (кафедр, филиалов) по их информационной обеспеченности ЭУМК дисциплин при подготовке специалистов различного профиля;
- на основе получаемых статистических данных принимать эффективные управленческие решения по управлению всем процессом формирования базы образовательных ресурсов высшей школы.
Проведенные исследования по оценке эффективности поиска с применением различных классификационных систем показали, что лучшие
результаты достигаются в случае использования классификационного куба знаний, а для ЭИ ЭУМК – классификационного куба информационной
обеспеченности образовательного процесса (ККИООП), построенного по
алфавитно-вербальному принципу с 3-х уровневой иерархической структурой [5] (рис. 1).
Специальность
1
Дисциплина
1
Дисциплина
N
Категория
1
Категория
12
Специальность
К
Дисциплина
1
Дисциплина
M
Категория
1
Категория
12
Рис. 1. Структура ККИООП, используемого при построении базы и
информационно-поисковых систем ЭИ ЭУМК дисциплин
Первый уровень классификационного куба информационной обеспеченности образовательными ресурсами ЭУМК соответствует числу специальностей, по которым выпускаются специалисты вузом. На втором
уровне классификации располагается перечень тех дисциплин, по кото2
рым ведется подготовка соответствующего специалиста. Число этих дисциплин определяется специальностью и колеблется от 40 до 75. Третий
уровень классификационного куба определяется перечнем тех категорий,
которые поддерживают образовательный процесс по каждой дисциплине.
Их максимальное число сегодня достигает 12 единиц [4].
Проведенные исследования по количественной оценке классификационных единиц на каждом иерархическом уровне классификационного
куба позволили установить, что общий объем не превышает 100 тыс. единиц классификации. При этом каждый его уровень содержит не более 100
элементов деления, что соответствует двум разрядам десятичного кода. В
результате применения такого классификационного куба информационной обеспеченности можно сформировать 106 элементов классификации
для образовательных ресурсов, что значительно превосходит потребности
отдельного вуза (табл. 1).
Таблица 1. Количество требуемых классификационных единиц для
размещения в ЭИ ЭУМК образовательных электронных ресурсов в различных вузах
КоличеВУЗ
ство
МГТУ ГА
МГУПеча-
специальностей
18
20
Число
Максимальное
количекатегорий
ство
для
одной
категорий для
ЭИ
дисциплины ЭУМК, тыс. ед.
12
6,9
12
6,8
ти
МГТУ
Баумана
им.
76
12
45,6
В таком классификационном рубрикаторе, использующем алфавитно-вербальный принцип построения на каждом иерархическом уровне
(рис.1), создается определенная избыточность, что отвечает обязательному
требованию при проектировании ЭИ ЭУМК, работающих в едином информационном пространстве обмена информацией, и обеспечивается
эффективная работа адаптивных информационно-поисковых систем ЭИ
ЭУМК.
Классификационный куб информационной обеспеченности образовательного процесса в вузе не имеет ограничений на свое развитие и при
появлении новых классификационных единиц легко дополняется. На
каждую специальность в среднем приходится порядка 560 классификационных единиц рубрикации информационных образовательных ресурсов.
Поэтому открытие новых специальностей в вузе приводит к расширению
классификационного куба, но при этом не нарушает его трехуровневой
структуры.
3
На рис. 2 представлен ККИООП МГТУ ГА со статистическими данными состояния базы как всего вуза, так и одной из его специальностей
«Вычислительные машины, комплексы, системы и сети», а также наполняемость электронным образовательным контентом по отдельным дисциплинам и с открытой страницей всех категорий по одной из дисциплин
«Системное программное обеспечение». Такие данные были получены на
основе разработанного программно-аппаратного комплекса статистического анализа электронной информотеки и соответствующего алгоритма
принятия управленческих решений. Получаемые статистические данные
о наполняемости базы электронной информотеки вуза образовательными
ресурсами позволяют осуществлять мониторинг за этим процессом и, что
самое главное, принимать эффективные управленческие решения по ее
прогнозному развитию.
Рис. 2. Классификационный куб информационной обеспеченности
образовательного процесса вуза ЭУМК дисциплин со статистическими
данными состояния базы ЭИ
Ниооп
На рис. 3 представлены
энтропийные характеристики
развития электронной информотеки ЭУМК во времени. Они
соответствуют различным сценариям возможных процессов
наполняемости ЭИ информационными образовательными
ресурсами: от идеального (1),
Область принятия
управленческих решений
Ннеобх.
Идеальная (1)
Прогнозная (2)
Реальная (3)
Эволюционный путь
формирования ЭУМК
t0
Tпр
t
Рис. 3. Динамические энтропийные кривые развития
базы ЭИ ЭУМК во времени
4
который не может быть реализован из-за большой инерционности, до эволюционного, когда отсутствует управляющее внешнее воздействие и система не позволяет достигнуть желаемых результатов по формированию
базы образовательных ресурсов в установленные временные сроки. Как
показывают наши исследования, чаще всего процесс формирования базы
ЭИ вуза образовательными ресурсами будет проходить по энтропийной
характеристике (3), на которой указана временная точка t0, соответствующая необходимости принятия управленческих решений, направленных
на увеличение потока поступлений образовательных ресурсов в ЭИ ЭУМК
дисциплин. Учитывая энтропийный характер данного процесса, оказывается, что чем ближе мы оказываемся к окончанию срока по формированию базы, тем более интенсивными должны быть управленческие решения. При создании единого информационного пространства вузов на основе ЭУМК дисциплин будет иметь место такие же динамические кривые
развития электронных информотек. Это потребует принятия соответствующих управленческих решений для реализации поставленной в докладе задачи и формирования у создателей ЭУМК заинтересованности по
размещению в электронной информотеке их интеллектуальной собственности.
С учетом динамических процессов пополнения базы ЭИ ЭУМК ее
информационно-поисковая система должна работать в адаптивном режиме. Объем накапливаемых в электронном виде информационных образовательных ресурсов, свободный доступ к ним через телекоммуникационные сети, создадут реальную конкуренцию библиотечным фондам, что
позволит перейти к более эффективному их формированию с учетом
ограниченных финансовых средств, выделяемых на приобретение учебников и учебных пособий.
На основе разработанной концепции была создана адаптивная информотека ЭУМК (http://farchive.mstuca.ru), в которой используется вербальный подход при формировании метаданных об информационном
ресурсе, понятный как авторам, так и пользователям. При этом каждый
автор, создатель образовательного ресурса ЭУМК, проходить предварительную регистрацию, что обеспечивает защиту его интеллектуальной
собственности, а пользователь имеет свободный доступ к этим ресурсам
либо через локальную сеть вуза, либо через Интернет. В этом случае решается очень острая проблема по защите авторских прав создателей интеллектуальных образовательных ресурсов. Созданная ЭИ ЭУМК, которая
принадлежит вузу, предоставляет автору только электронный кабинет для
размещения в нем его интеллектуальной собственности и не присваивает
у него авторские права на его публикации.
5
Для обеспечения формирования метаданных и размещения в электронной информотеке информационных образовательных ресурсов была
создана подсистема, включающую в себя:
- рубрикатор в виде классификационного куба;
- элемент по формированию информационной карты, являющийся
некоторым аналогом карты библиографического описания изданий;
- элемент по созданию тезауруса, используемого при формировании
запросов на образовательные ресурсы.
Учитывая разнородность образовательных ресурсов (текст, программы, звуковые, видеодокументы), были выбраны соответствующие форматы для файлов: AVI, MPEG, MPG, WMV, WAV, MP3, OGG, RAW, ISO, ZIP,
RAR,GZ, BZ2, PDF, обеспечивающие их размещение в автоматизированной системе. Предельный объем файла не должен при этом превышать 50
Мбайт.
При разработке алгоритмов поиска учитывалось несколько требований. Первое заключалось в том, что пользователь не должен владеть специальными знаниями в области библиотековедения. Во-вторых, система
поиска должна быть ему понятной и простой, а интерфейс взаимодействия с системой обеспечивать необходимые подсказки. В-третьих, поисковая система должна обеспечивать высокую релевантность на различные
запросы пользователя с учетом динамики ее формирования. Формирование запроса может быть выполнено путем выбора одного элемента или их
комбинации из следующих поисковых образов:
Специальность, дисциплина, категория;
Тип публикации;
Ключевое слово;
Год издания;
Фамилия автора.
Выбор поискового образа в виде специальности, дисциплины, категории и типа публикации автоматически сопровождается открытием
определенных разделов, в кластерной области которых содержатся информационные образовательные ресурсы, с выдачей их количества, что
значительно сокращает время на поиск и принятие решения на получение определенных ресурсов.
Вместе с формированием метаданных об информационном ресурсе
ЭИ ЭУМК вуза автоматически создается тезаурус из ключевых слов. Это
позволяет в дальнейшем сформировать запрос на их основе и получить
релевантный список информационных ресурсов. Созданный интерфейс в
системе обеспечивает выдачу ключевых слов по первым двум буквам,
6
набранным пользователем, которые содержатся в соответствующих образовательных ресурсах, что также сокращает время пользователя на поиск.
Выводы
1. Разработанный новый класс информационных систем – электронные информотеки электронных учебно-методических комплексов
дисциплин - позволяет решить задачу, связанную с построением единого
информационного образовательного пространства для вузов.
2. Найденные технологические решения позволяют непосредственно
авторам формировать метаданные и размещать в этой систем различные
образовательные ресурсы, а пользователям выполнить запрос на понятном
им вербальном языке с использованием сетевых технологий.
3. Созданная автоматизированная информационная система впервые
дает возможность проведения сравнительного количественного анализа
кафедр, факультетов и вузов по обеспеченности электронными ресурсами
образовательного процесса.
Литература
1. Махов А., Бондаренко Е. Электронный учебно-методический
комплекс университета. – Информационные ресурсы России
№3, - 2004 – С. 9-14
2. Электронный учебно-методический комплекс (ЭУМК) общеобразовательной дисциплины
3. «МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ»
(http://tm.msun.ru/div/kaf/tm/educate/Eumk/Eumk.htm).
4. Котиков В.И. Электронные библиотеки нового поколения //
Сб. докладов Юбилейной Х конференции представителей региональных научно-образовательных сетей «RELARN-2003», С.Петербург, 2003 г., июнь
5. Котиков В.И., Криницин В.В., Котиков В.М. Построение единого информационного пространства учебных заведений гражданской авиации на основе электронных учебно-методических
комплексов. От концепции до реализации //Вестник НОУ
ВКШ «Авиабизнес» № 3(11) 2008, с. 18-26
6. Котиков В.И., Криницин В.В., Котиков В.М. Построение единого информационного пространства учебных заведений гражданской авиации на основе электронных учебно-методических
комплексов. /Труды международной научно-практической
конференции. – Рига, - 2008, - С. 29-37
7