Проблемы построения информационно-образовательной среды в области изучения информационных технологий

В последнее время в научной литературе появилось большое количество публикаций, посвященных проблемам создания, развития и функционирования информационно-образовательных сред (ИОС) и информационно-образовательных пространств (ИОП), известны реализации вузовских, межвузовских, региональных, федеральных и международных проектов. Это является свидетельством того, что в нашей стране постепенно складываются отдельные аспекты теории и практики информационно-образовательных сред и пространств.

Использование информационных технологий в образовании

Обеспечение интеллектуального развития человека на основе вовлечения его в разнообразную, самостоятельную, целесообразную деятельность в различных областях знания стало одним из направлений развития образовательных систем в современном обществе. Быстрое обновление знаний, в частности, в области технических наук и в области информационных технологий ставит перед высшей школой задачу подготовки специалистов, которые способны:

• -    адаптироваться к быстро изменяющимся условиям современного общества, самостоятельно приобретать необходимые для успешной работы знания и навыки, овладевать новыми технологиями, применять их на практике для решения разнообразных задач;

• -    уметь определять возникающие проблемы и искать рациональные пути их решения, используя современные методы и технологии;

• -    самостоятельно работать с информацией, извлекать и обрабатывать ее, а также эффективно использовать информационные ресурсы, также доступные в глобальной сети, для решения поставленных задач;

• -    уметь работать в коллективах, которые объединяют специалистов различных областей знаний.

Отличительными особенностями применения новых информационных технологий (НИТ) в образовании, по мнению автора, являются:

• -    повышение доступности образовательных ресурсов и эффективности процесса обучения вне зависимости от социальных условий и места проживания учащихся;

• -    развитие самостоятельности и активности учащихся;

• -    возможность оперативно реагировать на запросы общества.

Посредством использования НИТ легко решить проблемы поиска, хранения и доставки информации учащимся. На сегодняшний день в ВУЗах в электронном виде сосредоточены большие объемы информационных ресурсов, однако существующие в России примеры использования НИТ в учреждениях высшей школы представлены фрагментарно. В первую очередь это происходит из-за отсутствия научной и методологической базы, а также четкого представления о технических и методических проблемах применения НИТ в образовательном процессе. Отдельные успехи применения НИТ имеют место, однако они представляют собой частные решения, которые не поддаются тиражированию и внедрению в различных образовательных учреждениях. Таким образом, на первый план выходит задача разработки методов проектирования и внедрения ИОС в учебный процесс с целью дальнейшего повышения эффективности обучения, расширения сферы экспорта образовательных услуг и адекватной реакции на возрастающую динамику изменения знаний, особенно в области технических наук и информационных технологий.

Используемые технологии для построения информационно-образовательных сред

Информационно-образовательная среда

Теория и практика построения ИОС также получили свое начало вследствие развития процесса информатизации образования. В специальной литературе на сегодняшний день существуют различные определения ИОС, в одних делается акцент на педагогическую составляющую, в других – на технические средства реализации. Приведем некоторые определения ИОС.

• -    Организованная совокупность информационного, технического и учебно-методического обеспечения, неразрывно связанная с человеком как субъектом образовательного пространства [1].

• -    Единое информационно-образовательное пространство, построенное с помощью интеграции информации на традиционных и электронных носителях, компьютерно-телекоммуникационных технологиях взаимодействия, включающее в себя виртуальные библиотеки, распределенные базы данных, учебно-методические комплексы и расширенный аппарат дидактики [2].

В концепции информатизации сферы образования Российской Федерации, утвержденной 10 июля 1998 года, употребляется термин «информационная среда». Приводится следующее определение: «под информационной средой понимается совокупность программно-аппаратных средств, информационных сетей связи, организационно-методических элементов системы высшей школы и прикладной информации о предметной области, понимаемой и применяемой различными пользователями, возможно с разными целями и в разных смыслах».

Невзирая на различия в формулировках, ИОС в первую очередь предназначена для повышения эффективности и доступности образовательного процесса подготовки специалистов, а также повышения качества обучения. В дальнейшем при изложении материала мы будем придерживаться формулировки [2].

Учитывая общую концепцию построения ИОС, а также современное состояние разработок в данной области, состояние информационных технологий и других решений в области информатизации образования [3], можно определить принципы, на которых должны строиться современные ИОС.

• -    Интегральность – ИОС должна включать в себя всю необходимую совокупность базовых знаний, определяемых профилями подготовки специалистов, содержать информационносправочную базу дополнительных учебных материалов, детализирующих и углубляющих знания.

• -    Распределенность – информация в ИОС оптимальным образом должна быть распределена по хранилищам с учетом типа информации (текст, изображения, звук, видео), требований и ограничений современных технических средств и экономической эффективности.

• -    Адаптивность – ИОС не должна нарушать структуру и принципы построения существующей системы образования, а также должна позволить гибко модифицировать информационное ядро ИОС, адекватно отражая потребности участников образовательного процесса, а также отвечая внешним факторам.

• -    Многокомпонентность – можно выделить следующие основные компоненты ИОС для реализации ее информационной составляющей:

• -    система управления обучением;

• -    система управления образовательным контентом;

• -    компьютерно-телекоммуникационное обеспечение.

Далее остановимся подробнее на каждом из перечисленных выше компонентов ИОС.

Система управления обучением (LMS)

LMS в ВУЗе как автоматизированная система предназначается для учащихся, преподавателей, руководства, а также для других участников образовательного процесса и обеспечивает функции управления учебным процессом, учебными программами, отслеживания результатов обучения, обеспечения совместной работы учащихся. С помощью LMS решаются задачи по управлению как электронным обучением, так и процессом обучения в традиционной форме.

В качестве примеров тиражируемых решений LMS можно привести JoomlaLMS и SharePointLMS. Данные системы обеспечивают основные функции системы управления обучением, а также функции управления образовательным контентом, предоставляют возможности коммуникации участников образовательного процесса. Эти инструменты являются универсальными, однако не всегда соответствуют специфике построения и функционирования образовательного процесса в отдельно взятых ВУЗах и в некоторых областях знаний.

Система управления образовательным контентом (LCMS)

LCMS предназначена для разработчиков контента и для учащихся как потребителей персонализированного контента. LCMS представляет собой систему, которая создает, хранит, собирает и проигрывает персонализированный образовательный контент в форме учебных объектов или компьютерных средств обучения (КСО), а также предоставляет средства навигации по контенту. Таким образом, LCMS можно рассматривать не только как систему управления электронным обучением, но и как инструментарий для разработки КСО. В то время как LMS управляет всеми формами обучения в организации, LCMS решает задачу управления электронным обучением и концентрируется на электронном учебном контенте.

LCMS в большинстве случаев применяются в качестве инструмента, являющегося основой автоматизированной системы дистанционного обучения в ВУЗе.

Компьютерно-телекоммуникационное обеспечение

Компьютерное обеспечение является неотъемлемой частью ИОС, а посредством телекоммуникационных технологий обеспечивается взаимодействие всех участников образовательного процесса.

Примеры реализации междисциплинарной ИОС

В качестве удачных примеров реализации междисциплинарной ИОС, реализующей принцип открытого образования и предлагающей пользователям свободный доступ к большому набору курсов по различным тематикам, можно считать западные проекты:

• -    Coursera ( http://www.coursera.org/ ),

• -    MIT OpenCourseWare ( http://ocw.mit.edu/ ),

• -    Udacity ( http://www.udacity.com/ ).

Рис. 1. Главная страница сайта проекта Coursera

^1

Courses

About

Donate

Featured Sites

Electricity and Magnetism

DONATE NOW > ,

FEATURED COURSES teaching of MIT's subjects available on the Web.

°o ' ooo °/

Get Started

MITOPENCOURSEWARE

MASSACHUSETTS INSTITUTE OF TECHNOLOGY

Help | Contact Us

New MITx courses for Spring 2013.

» Learn more and register

Introductory Biology -The Secret of Life

Support OCW

Because I believe in the world class education that MIT is giving to the human society."

The Challenges of Global Poverty oesoe I

Рис. 2. Главная страница сайта проекта MIT OpenCourseWare

Рис. 3. Главная страница сайта проекта Udacity

Данные проекты поддерживаются ведущими университетами США и Европы. Каждый проект формирует сообщество учащихся и преподавателей и дает возможности для свободной коммуникации и изучения учебного материала благодаря использованию НИТ в образовательном процессе, в том числе обеспечивает функции просмотра видеолекций, проведения аудио- и видеоконференций, а также все остальные функции, свойственные ИОС. Все три проекта предлагают образовательные курсы по техническим, естественнонаучным и гуманитарным дисциплинам. Навигатор учебных курсов в каждой из представленных систем позволяет учащемуся выбрать подходящий образовательный контент согласно направлению, тематике, а также уровню сложности.

Российская практика

Наиболее известными и удачными крупными проектами, являющимися по сути системами дистанционного обучения специалистов в области информационных технологий, в России являются:

• -    Центр компьютерного обучения «Специалист» при МГТУ имени Н.Э. Баумана ( http://www.specialist.ru/ );

• -    Интернет-Университет Информационных Технологий ( http://www.intuit.ru/ ).

Несмотря на то, что в данных проектах накоплен достаточно большой объем актуальных методических и дидактических материалов, и эти ресурсы предоставляют большой выбор образовательных курсов для учащихся, их, тем не менее, нельзя отнести к понятию ИОС, т.к. проекты не обладают характеристиками, описанными выше и присущими ИОС.

Примеры реализации автоматизированных систем управления образовательным процессом в России

Рассмотрим также некоторые примеры реализации автоматизированных систем управления образовательным процессом в России и определим компоненты, входящие в состав этих систем.

АИС управления учебным процессом Московского института стали и сплавов

АИС управления учебным процессом Московского института стали и сплавов включает ряд подсистем:

• -    «Управление контингентом учащихся»;

• -    «Учет текущей успеваемости и посещаемости»;

• -    «Расчет стипендии»;

• -    «Планирование учебного процесса».

АИС «Учет текущей успеваемости и посещаемости» (АИС УТУП) представляет собой программно-информационный комплекс, обеспечивающий оперативный аналитический учет и контроль текущей успеваемости студентов, посещаемости занятий (по результатам выполнения текущих контрольных мероприятий), организованный по единым принципам, на базе единого информационного пространства с поддержкой концепции однократного ввода данных в систему.

АИС предназначена для автоматизации следующих основных функций:

• -    учет результатов контрольных мероприятий в разрезе студентов, академических групп, групп расписания и дисциплин;

• -    учет посещаемости занятий студентами, в том числе ведение информации о пропусках по уважительной причине;

• -    расчет рейтингов учащихся на основании результатов контроля текущей (циркулирующей внутри АИС «УТУП»), сессионной (передаваемой из АИС «УКУ») успеваемости учащихся и самоконтроля знаний с применением различных методик (изменяемых принципов), заложенных в основу рейтинговой системы;

• -    формирование различных отчетов по контингенту учащихся по результатам текущей успеваемости и посещаемости;

• -    формирование конкурсных рядов учащихся на основе расчетов рейтинга.

Информационно-образовательный комплекс Тихоокеанского государственного университета

В настоящее время в Тихоокеанском государственном университете сформирован мощный информационно-образовательный комплекс, включающий локальную внутриуниверситетскую сеть, внешнюю распределенную сеть, автоматизированную систему управления учебным процессом, автоматизированную систему управления ВУЗом, систему электронного документооборота, информационно-библиотечный комплекс.

В состав комплекса входит подсистема ИАСУ «Контингент студентов»:

• -    БД «Студенты ТОГУ» – общая база студентов университета;

• -    БД «Студенты института» для каждого образовательного подразделения;

• -    БД «Электронная сессия»;

• -    БД «Рубежный контроль»;

• -    БД «Приказы по контингенту»;

• -    модули вывода на печать приложений к диплому и академических справок, протоколов назначения на стипендию, печати отчетной информации подсистемы; модуль согласования с системой бухгалтерского учета «Галактика».

Подсистема дает возможность мониторинга состояния контингента студентов: мониторинг промежуточной успеваемости студентов, учет посещаемости, хранение и анализ данных о результатах сессии.

ИС Волгоградского государственного технического университета

В Волгоградском государственном техническом университете создана информационная среда, содержащая следующие компоненты:

• -    нормативно-справочная информация ВУЗа (факультеты, кафедры, направления обучения, состав локальной сети АСУ ВУЗа);

• -    текущее состояние информационной среды (личные карточки студентов, текущая успеваемость студентов, список дисциплин по контрольным неделям, успеваемость студентов в сессию, учебные планы подготовки студентов);

• -    выходные данные (ведомость по текущей успеваемости в учебной группе, ведомость по успеваемости студентов в сессию, данные о назначении стипендии).

Для повышения качества обучения студентов и улучшения контроля за ходом учебного процесса введена рейтинговая система оценки успеваемости студентов. Поддержка рейтинговой системы оценки знаний студентов обеспечивается автоматизированной системой мониторинга их успеваемости в виде АРМов в локальной сети. В состав АРМов входят АРМ «Ректор» и АРМ «Деканат».

Предлагаемая реализация адаптивной ИОС в области изучения информационных технологий

В связи с тем, что в области информационных технологий встает проблема быстрого устаревания знаний учащихся, преподавателей, методического обеспечения образовательных программ и учебных курсов, необходимо создание ИОС, которая будет являться адаптивной не только по отношению к потребностям участников образовательного процесса, но и к внешним требованиям на рынке труда и востребованным технологиям.

Проводя анализ существующих на данный момент вакансий специалистов в области информационных технологий, можно динамически выявлять актуальные на данный момент требования к специалистам и корректировать учебно-методическое обеспечение как в базовой, так и в вариативной части учебных циклов.

Для реализации такого подхода предлагается включить в качестве компонента в состав ИОС, представленной в общем виде выше, информационно-аналитические сервисы, помогающие принять решение по корректированию учебных программ и содержания методического обеспечения, а также предоставляющих следующие возможности для различных категорий пользователей:

• -    получая сводную информацию об актуальных вакансиях и необходимых для изучения технологиях, соответствующих вакансиям, студент сможет выстроить индивидуальную стратегию изучения учебного материала для возможности претендовать на выбранную позицию, а с помощью навигатора по образовательному контенту быстро получить доступ как к образовательным ресурсам ВУЗа, так и к ресурсам, размещенным в глобальной сети Интернет;

• -    преподаватель получит возможность корректировать программу своего курса, образовательный контент, в том числе и соответствующие ссылки на ресурсы, а также формировать список

типовых предметных задач, ориентируясь на технологии, которые на данный момент наиболее востребованы в его области знаний;

• -    руководство высшего профессионального учебного заведения получит возможность на основе сформированного списка востребованных специальностей корректировать прием студентов на соответствующие специальности, а также улучшать методическое обеспечение для достижения более высокого качества обучения и соответствия компетенций студентов запросам работодателей.

Для динамического корректирования учебно-методического обеспечения, образовательного контента, в соответствии с изменяющимися внешними требованиями необходимо оценивать востребованность той или иной позиции (специальности) на рынке труда, а также востребованность технологий и навыков для каждой позиции.

ИОС Института системного анализа и управления университета «Дубна»

Компонентами ИОС, которая бы соответствовала концепции, описанной выше, для ИСАУ университета «Дубна» могут являться:

• -    «Портал ИСАУ» (LMS);

• -    система дистанционного обучения (LCMS на базе Moodle [4], являющаяся фактически системой управления образовательным электронным контентом);

• -    информационно-аналитическая система (ИАС);

• -    информационно-аналитические сервисы;

• -    компьютерно-телекоммуникационное обеспечение образовательного процесса;

• -    методическое, дидактическое и нормативно-правовое обеспечение.

В настоящее время компоненты (подсистемы ИОС) не образуют целостной системы, так как функционируют разрозненно, представляют собой самостоятельные решения определенного круга задач.

Чтобы анализировать востребованность позиций, навыков и технологий в режиме реального времени было принято решение о создании информационно-аналитического web-сервиса в составе ИОС для агрегирования текстовых описаний вакансий с различных виртуальных бирж труда, извлечения информации из описаний вакансий, структурирования и сохранения ее в базе данных для последующего статистического анализа. На сегодняшний день уже разработан алгоритм извлечения и структурирования информации на основе механизма регулярных выражений и методов контент-анализа.

Следующими этапами работы в данном направлении по построению ИОС в ИСАУ Университета «Дубна» согласно предложенной концепции должны стать:

• 1.    выявление и формализация потребностей участников образовательного процесса;

• 2.    построение структурной и функциональной моделей ИОС;

• 3.    разработка методов и сценариев динамического изменения состава методического обеспечения с учетом изменяющихся внешних требований и требований участников образовательного процесса, основываясь на принципе адаптивности ИОС;

• 4.    интеграция компонентов ИОС и включение в состав ИОС информационно-аналитических сервисов.

Заключение

Рассмотрев современные подходы к формированию ИОС и основные технологии, применяемые для построения ИОС, изучив различные определения понятия ИОС, были определены основные принципы, на которых должна основываться ИОС. Автором были предложены определения компонентов, входящих в состав ИОС. Был проведен краткий обзор практики построения информационнообразовательных сред в России и за рубежом. Согласно обзору большинство проектов не удовлетворяет описанным базовым принципам. Предлагается реализация адаптивной ИОС, включающей в состав системы набор информационно-аналитических сервисов, расширяющих возможности ее использования в образовательном процессе. Было описано текущее состояние разработок в данной области в университете «Дубна», а также перечислены предстоящие задачи в этом направлении.