Сетевое издание
Современные проблемы науки и образования
ISSN 2070-7428
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,940

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ МОДЕЛИ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО ПРОЦЕССА ВУЗА В СРЕДЕ СОВРЕМЕННЫХ WEB-ТЕХНОЛОГИЙ

Стаин Д.А. 1 Часовских В.П. 1
1 ФГБОУ ВПО "Уральский государственный лесотехнический университет"
Статья посвящена проблематике наполнения исходных структур данных для полноценного функционирования ИКТ-модели образовательного процесса вуза. Рассмотрены организационно-технические способы обеспечения актуальности данных ИКТ-модели вуза. Наиболее подробно рассмотрены технологии удаленного ввода информационных структур в модель. Показано преимущество современных web-технологий при моделировании образовательного процесса вуза в ИКТ-среде. Предложена функционально-организационная структура ИКТ-среды образовательного процесса вуза в виде вертикально-интегрированных web-сайтов, являющихся модельными отображениями реальных объектов организационной структуры вуза – институтов, кафедр, конкретных преподавателей. Затронута проблематика структур данных сайта вуза. Рассмотрены преимущества подобного подхода в условиях академической мобильности и ориентации на облачные вычисления Cloud Computing.
автоматизированная система управления (АСУ)
база данных (БД)
метод доступа
WEB
сайт вуза
модель
образовательный процесс
1. Мезенцев К.Н. Автоматизированные информационные системы / К.Н. Мезенцев. – М.: Academia, 2013. – 176 с.
2. Стаин Д.А. Cloudcomputing в корпоративной информационной системе вуза / Д.А Стаин // Актуальные вопросы реализации федеральных государственных образовательных стандартов: материалы международной научно-методической конференции. – Екатеринбург, 2012. – С. 161-163.
3. Фримен, Адам. MVC 5 с примерами на С# для профессионалов, 5-изд..: Пер. с анг. –М.: ООО «И.Д. Вильямс», 2015. – 736 стр. IBN 978-5-8459-1911-3.
4. Часовских В.П., Стаин Д.А. Структура, содержание и среда разработки веб-сайта вуза // Эко – Потенциал: журнал мульти дисциплинарных научных публикаций, Уральский государственный лесотехнический университет. – Екатеринбург. – 2013. - № 3-4. – С. 160-173. ISSN 2310 – 2888.
5. Часовских В.П., Стаин Д.А. Представление и сравнительный анализ модели образовательного процесса университета в форме реляционных таблиц SQL и их мультипликативном отображение // Техника и технология: новые перспективы развития, научный журнал «Естественные и технические науки». – М., 2014. – С. 101-106.
6. Часовских В.П., Стаин Д.А. Модель образовательного процесса и сайт вуза 2.0 // Эко – Потенциал: журнал мульти дисциплинарных научных публикаций, Уральский государственный лесотехнический университет. – Екатеринбург. – 2014. - № 2(6). – С. 113-119. ISSN 2310 – 2888.
7. Эспозито Дино. Программирование на основе Microsoft ASP.NET MVC. 2-е издание / Пер. с англ. — М. : Издательство «Русская редакция» ; СПб. : БХВ-Петербург, 2012. — 464 стр.: ил. ISBN 978-5-7502-0414-4 («Русская редакция») ISBN 978-5-9775-0885-8 («БХВ-Петербург»).
8. Справочный центр – Редакторы Google Документов [Электронный ресурс] // .
9. Человеко-машинный интерфейс. Википедия: свободная электронная энциклопедия: на русском языке [Электронный ресурс] // URL: http://ru.wikipedia.org/wiki/Человеко-машинный_интерфейс.
10. Microsoft office online. – [Электронный ресурс] // URL: https://office.live.com/start/default.aspx.

Вступивший в действие с 2013 года Федеральный закон «Об образовании в Российской Федерации» определяет новое содержание высшего профессионального образования, новые модели и технологии образовательного процесса в университете [4, 5, 6] Является очевидным, что выполнение этих требований невозможно без применения информационно-коммуникационных технологий в образовательной деятельности и учебном процессе для всех видов и на всех уровнях образования.

При построении образовательного процесса в среде ИКТ-технологий, является очевидным необходимость в обеспечении каналов взаимодействия между реальными организационно-социальными процессами, проистекающими в университете и их отображении в математической модели, функционирующей в программной ИКТ-среде. Без обеспечения подобного взаимодействия, модель будет абстрактной и бессмысленной для данной социальной системы [2, 7].

Является очевидным, что с точки зрения информационных потоков, существует два основных способа взаимодействия ИКТ системы вуза с внешней средой: ЧМИ (человеко-машинный интерфейс) а также посредством взаимодействия с другими системами [3]. Остановимся на данном вопросе подробнее.

ЧМИ – совокупность инженерных решений, обеспечивающих взаимодействие человека-оператора с информационной системой [9]. Для управления современной ИКТ системой вуза могут быть использованы два подхода к формированию ЧМИ.

Первый заключается в компиляции программных средств в машинном коде под конкретную программно-аппаратную составляющую вычислительной техники оператора. Полученное приложение инсталлируется на операторском месте, его функционирование поддерживается техническим персоналом вуза. Приложение может функционировать с обеспечивающим оборудованием посредством широкого набора сетевых технологий. Данный подход обладает рядом недостатков, а именно:

  • относительная дороговизна и сложность в обслуживании. Прикладное программное обеспечение, распространяемое и эксплуатируемое относительно небольшим тиражом с большей долей вероятности, имеет ошибки, которые будут устранятся в период эксплуатации системы при конкретной конфигурации оборудования. Требуется относительно большой штат квалифицированного персонала, обеспечивающих корректную обработку внештатных ситуаций и оперативное устранение ошибок без остановки информационного процесса;
  • относительная дороговизна сложность разработки. Наличие значительного количества возможных конфигураций программно-аппаратных средств операторов, свойственное вузу, ставит перед программистами задачу формирования кросс-платформенного ПО, что в значительной мере удорожает разработку;
  • ограниченность круга конечных пользователей оборудованием, на котором установлено интерфейсное ПО.
  • Преимущества данного метода:
  • гибкая возможность выбора и использования сетевых технологий;
  • практически неограниченные возможности по визуализации и обработки данных на стороне клиента;
  • возможность хранения временных областей на стороне клиента и их корректная обработка, а как следствие, лояльные требования системы к стабильности канала передачи данных.

Другим методом, являющимся частным случаем технологии «тонких» клиентов, является так называемая web-технология [2, 7]. Процесс взаимодействие подразумевает наличие сервера со специально настроенным программным обеспечением, подключенным к интернету и имеющим определенную адресацию. Данный сервер по определенным запросам формирует документы, размеченные посредством языка гипертекста. Современные гипертекстовые документы обладают солидными характеристиками по визуализации содержимого, в том числе, по включению активного программного кода. Уровень развития web-технологий позволяет формировать приложения, которые по функциональной составляющей относительно недавно были реализуемы только посредством компиляции прикладного программного обеспечения. В первую очередь на web-технологию преобразуются приложения, работа которых связана с удаленной обработкой данных на сервере. Но технология оказалась настолько удачной, что посредством нее начали разрабатываться и относительно изолированное программное обеспечение – например, офисный пакет Google docs [8] или Microsoft office online [10].

Обеспечение визуализации ЧМИ на клиентской машине посредством программы-браузера, обуславливает эффективное решение проблематик, описанных выше как недостатки традиционных компилируемых приложений, что делает web-технологии безусловным лидером для решений задач информатизации вуза. Более того, новые требования законодательства РФ [4] к открытости и прозрачности деятельности вузов в среде интернет посредством WEB-технологий напрямую обязывают вузы использовать данную технологию для отчетности и визуализации своей деятельности в сети Интернет. Безусловно, унификация технологий внешнего и внутреннего взаимодействия ИКТ-среды вуза является единственно правильным и эффективным решением сложившейся ситуации. Тем не менее, первый способ может использоваться в качестве дополнительной составляющей. В частности, в виде программного средства для мобильной платформы iOS или Android, органично дополняющего основную web-службу.

В условиях, когда ИКТ система вуза самодостаточна и единична, основным способом ввода информации является ЧМИ. Но в современных условиях такая ситуация может является скорее исключением, чем правилом. В реальности, любая ИКТ-система должна взаимодействовать с другими ИКТ-системами как внутри вуза так и с внешней составляющей. Примером внешней системы является ФИС ЕГЭ, примером внутренней – информационные системы различных подразделений, внедренных в разное время. В данном контексте следует предусмотреть в архитектуре интерфейсные модули для взаимодействия с другими системами.

Предлагается при построении web-модели вуза взять структурную составляющую самого хозяйствующего субъекта – вуза с иерархической структурой в виде вертикально интегрированный элементов – институтов, кафедр, конкретных преподавателей и студентов [3]. Таким образом, структура web-модели университета будет также содержать указанные относительно независимые элементы и посредством ссылочной связи из них формируется макроструктура – университет.

Формирование сайтов отдельных преподавателей и сосредоточение в них учебного процесса качественно повышает эффективность научно-преподавательской деятельности конкретного ППС.

Во всем многообразие применения информационно-коммуникационных технологий в высшем профессиональном образование наименее исследованным и практически не реализованным является уровень преподавателя.

Основным аргументом и обоснованием необходимости наличие у каждого преподавателя сайта для ведения образовательной деятельности является то, что великое многообразие применения возможностей информационно-коммуникационных технологий в образовательном процессе вуза не сможет обойтись без Интернета, а, как следствие, и без сайта, в той или иной форме. Важным является выбор технологии создания такого сайта и применение в образовательном процессе преподавателя как элемента общей, контролируемой и управляемой образовательной среды вуза.

Также такая система легко ложится на концепцию облачного сервиса, Cloud computing [3]. В условиях такой системы, сайт преподавателя является неким образом реального ППС в среде интернет. Все научно-преподавательские достижения сотрудника мгновенно находят отражение в его сайте.

В условиях глобализации научно-технического сообщества, погружение сайта преподавателя в среду Cloud computing стирает организационные границы вуза, позволяя вертикально интегрировать такой ресурс в сайты разных вузов и НИИ, в процесс деятельности которых может быть вовлечен данный преподаватель. Подобная система акцентирует и выделяет конкретных ученых и их достижения.

В случае представления сайта вуза как совокупности отдельных сайтов, или подсистем, на первый план выходит проблематика работы с данными и их вертикальное интегрирование в единую структуру. Данный процесс можно осуществлять вручную, вводя ссылочные связи в специально созданные формы, либо непосредственно в исходный код сайта; так и автоматизировано – либо договорившись об интерфейсных структурах данный в БД (например, договорившись о структуре и расположении XML-документов, или о схемах таблиц SQL), либо осуществляя индексирование вертикально – интегрированных страниц. Первый способ предпочтительнее, т.к. минимизируется вероятность ошибки и неверного отображения данных, но требует принятия единого документа – стандарта. Второй способ может функционирования без стандарта, но в определенных условиях может привести к неверной интерпретации данных.

Формирование структур внутреннего хранения информационной составляющей также представляет собой научный интерес. Можно выделить определенные особенности и закономерности структур данных сайта преподавателя, что позволит сформировать специфические алгоритмы их обработки, которые по эффективности значительно превосходят универсальные.

При анализе данных сайта вуза имеет место вывод о том, что количество значений большинства полей значительно меньше, чем количество записей в БД. Например, студентов в вузе может обучаться тысячи, в то время как форм обучения всего три (рисунок). Более подробный анализ законодательства в контексте структур данных АСУ вуза выполнен в [4].

В таблице (слева) представлено отношение Q, которое обладает всеми свойствами базы данных сайта вуза. Количество значений полей a и b значительно меньше, чем количество записей в базе данных. Поле N отображает те поля таблиц, количество значений которых соизмеримо с количеством записей в БД или уникально.

Исходное отношение Q (слева) и отсортированное Qsort (справа)

N

a

b

 

N

Np

a

b

1

a1

b1

 

1

1

a1

b1

2

a1

b2

 

3

2

a1

b1

3

a1

b1

 

8

3

a1

b1

4

a2

b2

 

2

4

a1

b2

5

a2

b2

 

7

5

a1

b2

6

a2

b1

 

6

6

a2

b1

7

a1

b2

 

4

7

a2

b2

8

a1

b1

 

5

8

a2

b2

Отсортируем исходное отношение по неубыванию с сохранением исходной нумерации N, добавим нумерации отсортированного отношения Np (таблица, справа) и запишем в новую таблицу (усовершенствованный индекс – отношение , схема, справа) только уникальные значения дескрипторов. В дополнительном поле перечислим адреса участков памяти в исходном отношении, в которых данное значение встречается. В результате, для выборки произвольных значений a и b в исходном отношении, необходимо просмотреть все исходное отношение. Воспользовавшись усовершенствованным индексом, необходимо просмотреть, в среднем, половину усовершенствованного индекса, т.к. он отсортирован по неубыванию. Конечно, в конкретных случаях распределение вероятностей может быть неравномерным. Так, если вероятность выборки любой записи исходного отношения Q равновероятна и равна (100/8)%=12,5%, то сравнение искомого значения с первой строчкой в усовершенствованном индексе снизит неопределенность на (12,5*3)%=37,5% (по количеству указателей в поле ptr), а сравнение искомого значения с 3-й строчкой снизит неопределённость только на 12,5%. Тем не менее, допустим, что распределение вероятностей в равномерно, тогда можно сказать, что для поиска произвольной записи стандартным методом необходимо просмотреть все 8 записей исходного отношения Q, а с использованием усовершенствованного индекса необходимо просмотреть, в среднем, 2 записи (схема).

Стандартный метод выборки и усовершенствованный индекс

Использование усовершенствованного индекса уже дает значительный эффект. На отношении Q прирост производительности, в среднем, в четыре раза. Применение более сложных алгоритмов реляционной алгебры, разработанных с учетом специфики структур данных сайта вуза и сайта преподавателя позволит еще значительнее повысить эффективность функционирования ИКТ-системы.

Таким образом, в статье рассмотрены основные вопросы получения данных в ИКТ системах АСУ вуза. Показаны преимущества web-технологий над альтернативными в контексте ИКТ-системы вуза. Затронута проблематика структур данных сайта вуза. Рассмотрена структура информационных потоков web-модели вертикально-интегрированной системы вуза.

Рецензенты:

Лабунец В.Г., д.т.н., профессор, заведующий кафедрой ФГАОУ ВПО «УрФУ имени первого Президента России Б.Н. Ельцина», г. Екатеринбург;

Бутко Г.П., д.э.н., профессор, заведующий кафедрой НОУ ВПО «Уральский Финансово-Юридический институт», г. Екатеринбург.


Библиографическая ссылка

Стаин Д.А., Часовских В.П. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ МОДЕЛИ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО ПРОЦЕССА ВУЗА В СРЕДЕ СОВРЕМЕННЫХ WEB-ТЕХНОЛОГИЙ // Современные проблемы науки и образования. – 2015. – № 1-1. ;
URL: https://science-education.ru/ru/article/view?id=18226 (дата обращения: 20.09.2021).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074