Интегрированная программная среда поддержки дистанционного обучения «МатЛог»

Рабочее место администратора представляет собой комплекс программных средств, обеспечивающих общее управление порталом, управления учебными курсами, управления полномочиями пользователей, назначение преподавателей (тьюторов).

Рабочее место преподавателя обеспечивает следующие функции: формирование групп обучения, управления учебным процессом, формирование учебных материалов.

Рабочее место студента обеспечивает следующие функции: изучение теоретического материала, решение задач, тестирование, работа в группе.

Архитектурно ППС на каждом из трех уровней имеет буди управляющей оболочкой, функционирование которой не зависит от наполнения содержательными учебными материалами по некоторой группы учебных дисциплин [5] (рис. 2.

Рис. 1. 2. Задачи управления учебным процессом

Общие функции ППС должны быть реализованы в виде управляющей оболочки, предметно-ориентированные функции надо классифицировать, определить их структуры и форматы данных. Отдельные исследования касаются конкретных средств, предназначенных для авторов методик. Эти средства следует классифицировать для наиболее распространенных типов уже существующих программных средств и реализовать в виде прототипов, отдельных программных компонентов. Наконец, для типовых программных средств необходимо разработать соответствующие CASE-технологии (специализированные редакторы) [5].

Для уменьшения себестоимости подготовки систем для дистанционного образования, необходимо выделить основные функции всех ППС и написать специфические компоненты для каждой из них. Вместе с тем важно компоненты интегрировать в оболочку, которая бы поддерживала такие функции: легкая интеграция существующих модулей, легкая модернизация существующих модулей, возможность расширения системы за счет новых модулей, контроль прав доступа к модулям (чтение и редактирование) [15].

Анализ конкретной предметной области позволяет выделить следующие компоненты:

• Компонент для реализации входа в систему (для реализации аутентификации пользователей, и распределения пользователей на группы);

• Компонент безопасности (для авторизации пользователей и распределение прав доступа в зависимости от группы, к которой принадлежит пользователь);

• Компонент администрирования (для общего управления всем узлом дистанционного образования и организации взаимодействия отдельных компонент).

Эти три модуля образуют мощный каркас, обеспечивающий легкое внедрение и удобное взаимодействие компонент, предназначенных для организации процесса обучения. Рассмотрим эти компоненты.

Компоненты для поддержки овладением теоретического материала:

• Компонент "Учебник" - структурированный гипертекст для работы с теоретическим материалом дисциплины;

• Компонент "Практикум" - структурированный гипертекст в котором представлены все методические материалы для проведения практических занятий.

Компоненты системы, непосредственно поддерживают процесс решения задач:

• Компонент "Среда для решения" задач. Среда для решения задач (СРЗ) является унифицированным средой, разработанным для изучаемой дисциплины, содержащий необходимый инструментарий для решения некоторого класса задач;

• Компонент "Задачник" является источником задач, доступных для решения в СРЗ. В нем представлены все типы задач, поддерживаемых Средой для решения задач. Функциональные возможности позволяют преподавателям добавлять или редактировать задания, а студентам копировать задания к своему тетради;

• Компонент "Тетрадь" служит для хранения задач и работы с ними.

Компонент "Тестирование" позволяет автоматизировать весь процесс тестирования студентов.

Компонент "Дискуссии" предназначен для совместного обсуждения преподавателем и студентами вопросов и проблем, возникающих в процессе изучения предмета.

Компонент "Генератор задач" поддерживает процесс формирования учебных заданий для Задачник.

Общий вид специализированного среды поддержки дистанционного обучения представлен на рис. 3.

Как стандарт проектирования, в системах дистанционного обучения используют архитектуру клиент-сервер. В данном случае программой клиентом является Web-браузер. Все данные, с которыми работает пользователь, размещении и хранятся на сервере. Клиент только имеет средства для контроля над данными, инструментарий для управления данными. К клиентской части были отнесены следующие компоненты: Среда для решения задач и Генератор задач. Такой выбор вызван требованием к быстродействию. Если эти компоненты размещены на клиенте, то все операции над данными (формирование и решение задачи) происходят без передачи данных на сервер, что очень важно для повышения быстродействия при медленном Интернете [15]

В архитектуре клиент-сервер клиентские приложения работающие под руководством Web-сервера. Web-сервер является частью операционной системы Microsoft Windows XP. Все пользователи получают доступ к системе путем использования «сверхтонкого клиента», которым является Web-браузер. Это значительно упрощает как разработку системы (нет необходимости написания клиентской программы), так и пользование системой (пользователь использует один из распространенных Web-браузеров, работая с системой привычным для него образом) [8].

Типичный пример успешной реализации компонентов и размещения их в сети Интернет на основе архитектуры клиент-сервер является среда дистанционного обучения "Web-Almir". Концепция и технологии проектирования и реализация подробно рассмотрены в работах [3, 15].

Для разработки системы был выбран такие инструментальные средства: Microsoft Visual Studio 2003, Delphi 6.0; графические редакторы: CorelDraw 11, Adobe PhotoShop 7.0, подготовка текстов - Microsoft Word XP.

Операционная система - Microsoft Windows XP Professional.

Web-сервер - Microsoft Internet Information Server.

Среди избранных технологий можно назвать ASP.NET, XML, XSL, ADO.NET, COM +, ActiveX.

За язык программирования был выбран C #.

Представление данных в системе реализовано в формате XML, что дает необходимую универсальность и кросплатформеннисть во время хранения и обработки данных. Использование преобразований XSL дает возможность различного представления данных на вкус пользователя, используя при этом как файл данных XSL.

Как корпоративное хранилище данных был выбран Microsoft SQL Server 2000. Эта СУБД отвечает всем требованиям по скорости, безопасности, легкости администрирования.

Программные модули реализованы в виде компонентов пользователя системы ASP.NET. Компоненты пользователя системы ASP.NET - это совокупность элементов HTML, которые объединены общей функциональностью. Они служат для визуального представления информации пользователям. Формирование данных проходит в компонентах бизнес логики, которые могут напрямую связываться с базой данных. Таким образом, можно построить такую цепь передачи данных [15] (рис. 5.

Для реализации предметно-ориентированных модулей необходимо использовать специальные технологии программирования, позволяющие эффективно реализовать описания и преобразования математических объектов (прототип системы алгебраического программирования APS (Икан, от. 100, 105)). Программная реализация предметно-ориентированного модуля «Среда для решения" задач по курсу математической логики была выполнена на С + + с использованием библиотек MFC, STL и является компонентом ActiveX.

Напоследок отметим, что проблеме построения методической системы обучения основам математической логики по использованию информационных технологий посвящено диссертационное исследование автора статьи. Ядром такой методической системы является интегрированное программное среду для дистанционного обучения с поддержкой практической математической деятельности «МатЛог».

1. Современные информационно-коммуникационные технологии поддержки учебного процесса должны обеспечивать:

• Методическую поддержку изучения предмета;

• Управление учебным процессом в рамках модели учебного процесса;

• Поддержку различных этапов обучения и форм работы преподавателя и студента;

• Поддержку математических моделей исследуемой предметной области;

• Процессы самосовершенствования (жизненный цикл программной системы).

2. Проблемы определения модели программной среды с поддержкой дистанционного обучения имеют комплексный характер. Их решения сводится к выбору ответов на такие конкретные вопросы: на какую платформу ориентироваться при разработке информационной технологии, какую архитектуру построения программной среды выбрать, какие технологии разработки применить.

3. Программное средство должно иметь архитектуру «клиент-сервер» с расположением учебных материалов на сервере вуза и Среды решения задач - на рабочем месте пользователя. Основными средствами разработки системы в целом должны быть современные Internet-технологии.