Приложение Инновационная образовательная программа тусура

Вид материала

Образовательная программа

Содержание 3. Информационные технологии создания и предоставления доступа к информационным образовательным ресурсам поддержки ГПО. Библиотека электронных ресурсов Система управления проектами Интерактивное взаимодействие участников образовательного процесса Компьютерные тренажеры и экзаменаторы Инструментальная система созданию компьютерных интерактивных мультимедиа тренажеров и учебников Сценарий электронного тренажера Текущее состояние Параметры тренажера Персональные сервисы

Подобный материал:

• Инновационная образовательная программа пглу на 2008-2010 гг. Федеральное агентство, 720.87kb.
• В. Б. Татарского и 75-летию геологического факультета спбгу программа, 862.86kb.
• Инновационная образовательная программа программа по курсу: «Методы анализа нуклеотидного, 380.31kb.
• Инновационная образовательная программа программа по курсу: «методы молекулярной динамики, 63.95kb.
• Программа профессиональной ориентации обучающихся на ступени основного общего образования, 269.75kb.
• Реферат отчета о нир на тему: «Инновационная конкурентоспособность Самарской области», 14.92kb.
• Российский университет дружбы народов Инновационная образовательная программа рудн, 2229.53kb.
• «Образовательно-научный центр «Информационно-телекоммуникационные системы: физические, 184.82kb.
• Программа социализации обучающихся на ступени основного общего образования моу газимуро-Заводская, 443.08kb.
• А. И. Герцена Инновационная образовательная программа, 977.56kb.

3. Информационные технологии создания и предоставления доступа к информационным образовательным ресурсам поддержки ГПО.

3.1. Проектирование и разработка ПО функционирования и администрирования портала.

Организация учебного процесса по технологии группового проектного обучения (далее ГПО) имеет ряд особенностей:

• поддержка новых образовательных междисциплинарных взаимодействий студент-студент, студент-преподаватель, группа студентов- преподаватель;
  
• обеспечение ГПО комплексным учебно-методическим обеспечением, в том числе нормативно-правовой документацией по проблемам наукоемкого бизнеса и российскими и зарубежными стандартами по вопросам создания наукоемкой продукции;
  
• мониторинг индивидуальных образовательных траекторий студентов, обучающихся по технологии ГПО, посредством интеграции с существующей распределенной информационной системой ТУСУРа.
  

В силу вышеизложенного существует объективная необходимость создания специализированной информационной технологии обеспечивающей информационную и технологическую поддержку ГПО. В качестве такой технологии служит образовательный портал поддержки ГПО.


Портал ГПО является системообразующим элементом и обеспечивает «единую точку доступа» к множеству информационных ресурсов и сервисов, используемых при организации и информационной поддержке группового проектного обучения.


Основными функциями портала являются:

• информационное обеспечение образовательной, научной и инновационной составляющих ГПО;
  
• предоставление сервисов интерактивного взаимодействия участникам образовательного процесса;
  
• автоматизация мониторинга индивидуальных траекторий обучения;
  
• автоматизация мониторинга реализации группового проектного обучения;
  
• предоставление зарегистрированным пользователям дополнительных персональных сервисов.
  

Архитектура образовательного портала поддержки ГПО представлена на рис. 16.



Рис. 16. Общая архитектура образовательного портала поддержки ГПО


Подсистема функционирования и администрирования


Подсистема функционирования и администрирования является центральным функциональным элементом портала.

Подсистема обеспечивает:

• управление информационной структуры и содержимым портала;
  
• базовую технологию регистрации, персонализации и авторизации;
  
• управление пользователями и правами доступа к интерфейсу управления;
  
• управление функциональными модулями портала;
  
• полнотекстовый поиск по всем информационным ресурсам портала;
  
• технологию интеграции с внешними источниками информации.
  

Основные функциональные элементы подсистемы функционирования и администрирования представлены на рис. 17.




Рис.17. Подсистема функционирования и администрирования.


Электронные регламенты реализации ГПО

Электронные регламенты ГПО создаются с целью повышения эффективности организации образовательного процесса в рамках реализации технологии группового проектного обучения, централизованного учета контроля, анализа выполнения групповых проектов и обеспечивают:

• нормативное и методическое сопровождение внедрения и реализации группового проектного обучения;
  
• ведение, хранение и предоставление регламентного доступа к учетным карточкам групповых проектов;
  
• формирование первичных регистрационных сведений о проектах для мониторинга индивидуальных образовательных траекторий и управления проектами.
  

Общая структура подсистемы электронные регламенты ГПО представлена на рисунке 18.



Рис.18. Электронные регламенты ГПО.

Мониторинг учебного процесса

Мониторинг учебного процесса при реализации ГПО заключается в отслеживании выполнения индивидуальных образовательных траекторий студентов. В рамках образовательного портала поддержки ГПО мониторинг проводится по сводным показателям, полученным из распределенной информационной системы вуза «Электронный деканат» подсистемы управления проектами.

Библиотека электронных ресурсов

Библиотека электронных ресурсов обеспечивает информационное и методическое обеспечение учебного процесса.

Создание библиотеки электронных ресурсов рассматривается отдельным проектом.

Система управления проектами

Система управления проектами предназначена для технологической поддержки жизненного цикла выполнения проекта, начиная от проведения маркетинговых исследований, заканчивая анализом результатов выполнения проекта и подготовки бизнес-плана продвижения его на рынок, и обеспечивает:

• выделение рабочих групп выполнения проекта и назначение соответствующих ролей;
  
• постановку индивидуальных задач, формализацию результативности и временных метрик их выполнения на основании календарного плана выполнения проекта;
  
• возможность интерактивного взаимодействия участников реализации проекта;
  
• автоматизацию ведения документации связанной с выполнением проекта;
  
• представление необходимых сводных отчетов.
  

При реализации системы предполагается выделить различные наборы сервисов в зависимости от статуса пользователя. Основными ролевыми группами пользователей могут выступать:

• члены проектной группы (студенты, участвующие в ГПО);
  
• ответственные исполнители проектов;
  
• руководители проектов;
  
• консультанты проектов;
  
• заместители заведующих кафедр по вопросам ГПО;
  
• представители администрации университета курирующие групповое проектное обучение.
  

Обобщенная структура системы управления проектами представлена на рисунке 19.




Рис.19. Обобщенная структура системы управления проектами.


Интерактивное взаимодействие участников образовательного процесса


Интерактивное взаимодействие участников образовательного процесса реализуют возможности виртуального общения пользователей портала, а также реализуют технологическую поддержку новых образовательных междисциплинарных взаимодействий студент-студент, студент-преподаватель, группа студентов- преподаватель.

Важным вопросом в реализации сервисов интерактивного общения пользователей является гибкое распределение полномочий пользователей и выделения групп по следующим критериям:

• группа по основному обучению;
  
• члены проектной группы;
  
• преподаватели дисциплин;
  
• руководители проектов;
  
• консультанты проектов и т.д.
  

По организации сервисы интерактивного взаимодействия реализуются в одном из режимов:

• Режим on-line – взаимодействие происходит в режиме реального времени. При таком режиме предполагается, что все пользователи, участвующие в общении должны находиться на портале и все отправленные сообщения сразу же отображаются всем участникам общения. Примером такого взаимодействия может служить интерактивная консультация с преподавателем, как отдельного студента, так и группы студентов. Реализация такого режима требует проработки организационных вопросов одновременного нахождения заинтересованных пользователей на портале.
  
• Режим off-line – взаимодействие происходит с задержкой во времени. При таком режиме один пользователь является инициатором взаимодействия, а другие участники могут присоединяться к взаимодействию по мере входа на портал. Примерами взаимодействия в таком режиме могут служить обмен личными сообщениями, выдача заданий на лабораторные работы, размещение на портале персональных результатов проектирования и т.д.
  
• Смешанный режим – гибридный режим первых двух. При данном режиме часть пользователей может взаимодействовать в режиме on-line, а другие заинтересованные пользователи просматривать только результаты взаимодействия. Примером такого взаимодействия может выступать групповая работа над выполнением проекта, когда члены проектной группы взаимодействуют в режиме on-line, а руководитель проекта в последствии просматривает промежуточные результаты и может их прокомментировать.
  

Компьютерные тренажеры и экзаменаторы

Комплекс инструментальных систем «Компьютерные тренажеры и экзаменаторы» служит для создания и сопровождения программно-методического обеспечения ГПО, который включает:

• инструментальную систему создания компьютерных работ и экзаменов;
  
• инструментальную систему создания компьютерных интерактивных мультимедиа тренажеров и учебников;
  
• инструментальную систему создания генераторов тестовых вопросов, задач и заданий;
  
• инструментальную систему создания online-курсов.
  

Инструментальная система создания компьютерных контрольных работ и экзаменов.


Инструментальная система имеет свои особенности, которые выгодно отличают ее от остальных:

1. Система может работать на персональном компьютере и в локальной сети.

2. Система работает в операционных системах Windows 95/98/2000/XP.

3. Система имеет язык описания теста.

4. Система поддерживает работу с генераторами.

5. В системе реализованы внутренние механизмы защиты от несанкционированного доступа.

Система тестирования состоит из двух составных частей:

• подсистемы проведения компьютерных контрольных работ;
  
• подсистемы приема компьютерных экзаменов.
  

Обе подсистемы поддерживают язык описания теста и генераторы. Однако форматы кодирования различаются.

Первая подсистема отправляется студенту и должна работать на его компьютере. Вторая работает в представительстве. Причем в начале сессии она устанавливается, а в конце сессии удается. Подсистема проведения экзаменов ставит отметку непосредственно после окончания экзамена. Вместе с тем протокол проведения экзамена кодируется и записывается в базу протоколов.

База протоколов создается на каждом локальном компьютере или одна в локальной сети. Эта база может быть использована для контроля.

Основные модули системы проведения контрольных работ следующие:

1) Модуль регистрации. При запуске системы проведения контрольных работ модуль регистрации ищет регистрационный файл, в котором хранится следующая информация: учебное заведение; группа; фамилия, имя, отчество; идентификационный код студента.

Если файл не найден, то подсистема выдает окно для ввода регистрационной информации.

2) Модуль загрузки теста. Данный модуль производит поиск, загрузку и декодирование файла, содержащего необходимый тест. Имя файла теста должно быть записано в командной строке при запуске системы. Если файл не буден найден, то модуль выдаст соответствующее сообщение об ошибке.

Способ кодирования файла может отличаться от версии системы. В настоящее время имеется несколько вариантов кодирования файла теста.

3) Модуль загрузки генератора. Данный модуль производит поиск, загрузку DLL, генерацию теста в формате системы. Имя файла DLL должно быть записано в командной строке при запуске системы. Если файл не буден найден, то модуль выдаст соответствующее сообщение об ошибке. Если загрузка прошла успешно, то производится генерация теста. После генерации модуль сохраняет параметры генерации теста в специальную структуру.

4) Транслятор. Транслятор производит синтаксический анализ описания теста и преобразование его во внутренний формат системы. Алгоритм разбора основан на методе рекурсивного спуска. При обнаружении ошибки транслятор выдает соответствующее сообщение.

5) Модуль случайной выборки вопросов. Этот модуль производит анализ теста, для каждой темы случайно выбирает заданное число вопросов и формирует единый список вопросов для проведения тестирования. Выборка производится на основе перемешивания номеров вопросов, входящих в данную тему.

6) Модуль опроса. Модуль опроса выполняет следующие функции: навигацию по списку вопросов (назад, вперед, на первый, на последний, по номеру вопроса); вывод вопроса на экран с заданными параметрами отображения; ввод и сохранение ответа студента.

Процесс вывода вопроса является самым сложным, т.к. он может содержать текст, таблицы, рисунки, формулы, окна ввода и области выбора. Размер шрифта и разрешающая способность экрана могут быть разными. Важным элементом модуля опроса является подсистема планирования размещения объектов в клиентском окне системы. Составной частью подсистемы планирования является программа планирования размещения формул. На вход этой программы подается строка символов с описанием формулы, записанной на языке представления формул с заданным размером шрифта. На выходе выдаются размеры и параметры прямоугольной области отображения формулы. Результатом работы подсистемы планирования является список объектов отображения с указанием координат размещения в клиентском окне системы проведения контрольных работ.

Далее последовательно производится вывод списка объектов размещения в клиентское окно системы. Процесс планирования и отображения производится при любом изменении параметров отображения (листании, изменении размеров окна или шрифта).

После отображения вопроса модуль опроса переходит в режим ожидания. Студент должен ввести ответ или нажать одну из управляющих клавиш: «предыдущий вопрос», «следующий вопрос», «оценивание» и «выход».

При работе этого модуля студент может: изменить параметры отображения (увеличить или уменьшить размеры шрифта, изменить цвет фона и символов); вывести гипертекстовый файл помощи, в котором записаны способы ввода ответа и режимы работы систем; вести записи в специальное окно, содержимое которого по окончании тестирования записывается в протокол теста.

7) Модуль оценивания. Этот модуль предназначен для определения оценки уровня знаний по ответам студента. Происходит сравнение эталонных значений ответов с введенными ответами и выдается окно с результатом. После вывода оценки программа по требованию студента производит запись протокола проведения контрольной работы в файл. При этом протокол кодируется специальным алгоритмом кодирования.

8) Модуль просмотра протокола. Студенту дается возможность просмотра протоколов после их создания. Структура протокола следующая:

1. Параметры контрольной работы: вуз, кафедра, разработчик контрольной работы, имя файла контрольной, название курса, номер контрольной работы, идентификационный номер контрольной в базе контрольных работ.
   
2. Параметры студента: фамилия, имя, отчество, номер группы, идентификационный номер в базе данных студента.
   
3. Дата и время начала и завершения контрольной работы.
   
4. Список номеров вопросов, ответы студента на каждый вопрос, указание об успешности сравнения.
   
5. Параметры оценки: всего вопросов, число успешно отвлеченных, общая оценка за контрольную работу.
   
6. Заметки и замечания, которые студент вносил в специальное окно в процессе проведения контрольной работы.
   

Подсистема проведения компьютерных экзаменов имеет некоторые отличительные особенности:

1. Режим регистрации работает по иному: файл регистрации не создается, регистрация производится при входе в программу, помимо параметров студента необходимо ввести пароль на получение оценки.
   
2. По нажатию клавиши «Оценка» студенту выдается специальное окно с подтверждением пароля. Студент должен позвать преподавателя, проводящего экзамен для ввода пароля. При правильном вводе пароля выводится отметка.
   
3. Система имеет многоуровневую защиту:
   

• защита от многократного запуска экзамена;
  
• защита от внесения изменений в код программы;
  
• защита от выполнения программы в режиме отладчика.
  

4. Если экзамен проводится в классе, оборудованном локальной сетью, то подсистема может писать протоколы в специальную базу данных.
   
5. У преподавателя имеется специальная программа для просмотра протоколов в этой базе.
   

Инструментальная система созданию компьютерных интерактивных мультимедиа тренажеров и учебников


Разработка интерактивных мультимедиа тренажеров и учебников предполагает использование специализированных инструментальных средств, которые позволяют:

1) сократить затраты на разработку;

2) разрабатывать тренажёры силами неквалифицированных программистов;

3) сократить сроки разработки тренажёров.

Одной из таких систем является «Система построения обучающих лекций и тренажёров (СПОЛТ)», разработанная в Лаборатории инструментальных систем моделирования и обучения (ЛИСМО). При помощи данной системы возможно разрабатывать КУП различной степени сложности. Одной из областей применения её применения является разработка электронных тренажёров решения задач по сценарию.


Описание тренажёров решения задач по сценарию


Под тренажёром понимается учебно-тренировочное устройство для выработки навыков и совершенствования техники решения задач. В компьютерном тренажёре этим учебно-тренировочным устройством является программа.

По принципу построения можно выделить огромное множество видов математических тренажёров. Одним из этих видов являются тренажёры решения задач по сценарию.

Сценарий электронного тренажера – это набор кадров, сменяющих друг друга по определенному алгоритму в зависимости от действий пользователя. Сценарий состоит из:

• кадров тренажера, среди которых есть начальный и конечный;
  
• алгоритмов тренажера;
  
• текущего состояния тренажера.
  

Рассмотрим эти составляющие.

Кадр - это блок информации, одновременно отображаемый на экране. Кадр состоит из:

• отображаемой статической информации, которая отображается независимо от текущего состояния тренажёра;
  
• отображаемой динамической информации, зависящей от текущего состояния тренажера и генерируемой алгоритмами генерации отображаемой динамической информации;
  
• компонент ввода информации пользователем, обработчики событий которых являются алгоритмами контроля действий пользователя.
  

Текущее состояние — это вектор, состоящий из идентификатора текущего кадра и значений внутренних переменных тренажёра, которые используются в алгоритмах тренажера. Внутренние переменные же состоят из переменных параметров тренажера и служебных переменных.

Параметры тренажера - это значения, определяющие поставленную задачу перед студентом в тренажере, и, соответственно, ход решения задачи. Параметры могут вводиться пользователем, а могут генерироваться по определенным алгоритмам. Алгоритмы тренажера делятся на:

• алгоритмы генерации отображаемой динамической информации, которые в соответствии со значениями внутренних переменных генерируют текст (в том числе математический и графический) отображаемой графической информации;
  
• алгоритмы генерации параметров тренажера;
  
• алгоритмы перехода с кадра на кадр, которые сменяют текущий кадр и запускают на выполнение алгоритмы генерации отображаемой динамической информации;
  
• алгоритмы контроля действий пользователя, которые являются обработчиками событий компонент ввода информации. Эти алгоритмы контролируют корректность ввода информации пользователем и запускают на выполнение алгоритмы перехода с кадра на кадр.
  

Основные средства СПОЛТ для построения тренажёров


Для разработки компьютерных учебных пособий была разработана специализированная инструментальная система «Система построения обучающих лекций и тренажёров (СПОЛТ)» на основе языка представления лекций и тренажеров (ЯПЛТ). Данный язык предоставляет для разработчика следующие возможности:

• отображать математический текст;
  
• отображать активные элементы и обрабатывать от них события;
  
• добавлять новые активные элементы в систему, оформленные в виде динамических библиотек со специальным интерфейсом [2];
  
• динамически изменять отображённый на экране математический текст;
  
• реализовывать сценарии отображения математического текста. ЯПЛТ представляет собой HTML-подобный язык, основанной на следующей иерархии тэгов:
  
  • последовательность кадров - блок информации, по которому имеет смысл производить навигацию (последовательный или произвольный просмотр отдельных частей), тренажёр;
    
  • кадр - минимальный блок информации, отображаемый на экране;
    
  • ячейка - прямоугольная область экрана для отображения математического текста;
    
  • абзац - абзац текста;
    
  • блок - блок информации, координаты составляющих которого не подлежат перемещению относительно координат этого блока;
    
  • элемент - атомарный объем информации, предоставляемый языком - текст, формула, рисунок.
    

Элементом может быть также и активный элемент, подключенный к системе в виде динамически подключаемого модуля, у которого можно обрабатывать различные события. При написании сценария тренажёра создаётся ячейка со специальным стилем. В этой ячейке процедуры сценария записываются в виде абзацев, а сценарные команды - в виде элементов.


Персональные сервисы


Персональные сервисы реализуют дополнительные возможности, предоставляемые пользователям портала и обеспечивают следующие регламенты работ:

• электронная почта;
  
• личные записи;
  
• адресная книга;
  
• список контактов пользователей портала;
  
• электронный планировщик личного расписания.
  

Программное обеспечение функционирования портала


В результате анализа и проведения тестовых испытаний в качестве базовой системы функционирования и администрирования портала выбрана открытая система управления содержимым OpenCMS. OpenCMS – профессиональная система для управления информационным содержанием веб-сайтов и интранет-систем любой сложности. Система построена на хорошо зарекомендовавших себя Java технологиях и имеет большое количество внедрений: от сайтов-презентаций до новостных порталов и корпоративных интранет- и экстранет-решений.

OpenCMS распространяется свободно, с открытым исходным кодом, не требует никаких лицензионных отчислений и может работать с такими СУБД как MySQL, PostgreSQL и Oracle. Все данные в OpenCms хранятся в базе данных XML формате, что, несомненно, указывает на широкие возможности интеграции с различными источниками информации.

Система OpenCMS:

• позволяет создавать страницы сайта с использованием технологии JSP (Java Server Pages), что дает возможность реализовать на сайте любую необходимую функциональность, а также подключение к базам данных, web-сервисам, интеграцию с уже существующими системами;
  
• обладает удобным web-интерфейсом управления содержимым и администрирования, то есть для работы с ней необходим только браузер, подключенный к сети Интернет;
  
• поддерживает возможность отображения пользовательского и административного интерфейсов на многих языках, в том числе и на русском. Новые языки могут быть с легкостью установлены путем загрузки файла с ресурсами данного языка в систему OpenCMS;
  
• представляет собой модульную архитектуру и обладает большими возможностями по расширению функциональности как отдельного сайта, так и самой системы. Расширение функциональности производится при помощи установки дополнительных модулей. Загрузка и установка модуля осуществляется средствами самой системы с помощью web-интерфейса и не требует специальных знаний в области администрирования серверов или операционных систем;
  
• на одной инсталляции OpenCms возможна реализация нескольких обособленных сайтов.