Проектирование информационных технологий в образовании на примере web-портала «Результаты научных исследований Алтая»

Проектирование информационных технологий в образовании на примере web-портала «Результаты научных исследований Алтая»

С.Д. Каракозов, ФГБОУ ВПО «АлтГПА», первый проректор, проф., д-р пед. наук, e-mail: ksd@uni-altai.ru; Е.М. Скурыдина, ФГБОУ ВПО «АлтГПА», доцент кафедры информационных технологий, канд. техн. наук, e-mail: skudem@uni-altai.ru; А.В. Овчаров, ФГБОУ ВПО «АлтГПА», директор Института физико-математического образования, д-р пед. наук, e-mail: oav@uni-altai.ru; Д.П. Тевс, ФГБОУ ВПО «АлтГПА», заведующая кафедрой теоретических основ информатики, e-mail: tews@uni-altai.ru; А.В. Вольф, ФГБОУ ВПО «АлтГПА», замиститель начальника учебно -методического управления, e-mail: aw@uni-altai.ru;

Н.И. Юртаев, ФГБОУ ВПО «АлтГПА», заместитель начальника

научного отдела, e-mail: ni@uni-altai.ru,

Аннотация. В работе изложены современные подходы к проектированию информационно-образовательных систем, на основе которых спроектирована и реализована информационная система управления научной деятельностью научно-образовательных организаций разного уровня на основе технологии Web-порталов. Данная система разработана для предоставления организацией сотрудникам доступ к корпоративным информационным системам и бизнес-приложениям, а также обработки поступившие от сотрудников сведения.

Интерес к использованию информационных технологий в образовании не случаен. Он является отражением повышенного внимания к вопросам образования, проявляемого в современном мире, поскольку практика показывает, что разработка новых средств и методов обучения оказывает весьма незначительное влияние на ход реального процесса обучения, если их внедрение не обеспечивается соответствующими перестройками в области организации и управления образованием.

Образование является источником квалифицированных кадров, позволяющее удовлетворять потребности региональной социально-экономической системы, в том числе, ее инновационной составляющей в трудовых ресурсах. Образование неразрывно связано со сферой фундаментальной науки, следовательно, служит генератором идей для инновационной деятельности. Вузы региона выступают в качестве инновационных площадок подготовки трудовых ресурсов, обеспечивают

информационное сопровождение инновационных процессов в регионе. Образовательные информационные ресурсы позволяют обеспечить решение ряда социально-экономических аспектов регионального развития, поэтому, одним из основных направлений научно-технической деятельности является создание и эффективное использование электронных информационных ресурсов в интересах обеспечения информационно-аналитических потребностей научно-исследовательского сектора инноваций и экономики региона.

Последнее время образовательные учреждения активно создают и внедряют информационные системы, обеспечивающие взаимодействие ректората, директората/деканатов со структурными подразделениями вуза [1, 2]. Создание подобной инфраструктуры позволяет организации предоставлять своим сотрудникам актуальную информацию, прямой доступ к корпоративным информационным системам и другим бизнес -приложениям, а также своевременно обрабатывать поступившие от них сведения.

Информатизация образования в силу специфики самого процесса передачи знаний требует тщательной отработки используемых технологий обучения с позиций педагогической науки и технической возможности их широкого тиражирования. Широкое применение современных информационных технологий в сфере образования должно обеспечивать повышения качества подготовки научных кадров. Преимущества наличия структурированных гетерогенных баз данных научных исследований, обеспечивающий взаимодействие в научных сообществах учреждений, очевидны. Прежде всего, возможность процесса интеграции внутренних информационных систем вуза с приложениями, обеспечивающими оперативной информацией между преподавателями и студентами по средствам образовательного Web-сайта вуза, позволяет:

• формировать региональные информационные ресурсы в сфере научно-технической деятельности;

• создавать информационно-аналитических систем в сфере корпоративного управления;

• проектировать и создавать корпоративные информационные технологии в образовании;

• создавать гетерогенные базы данных научных исследований региона и представлять развитие региона в сфере научно-инновационной деятельности, мониторинговые системы.

Развитие единого информационного ресурса для гетерогенных данных научных исследований региона и отдельного вуза, представление развития региона в сфере научно-инновационной деятельности является целью проекта «Результаты научных исследований Алтая», реализованного на Web-портале по адресу http://science.uni-altai.ru.

Спроектированная структура web-портала обеспечивает взаимодействие подразделений вуза по реализации научных проектов, а также представление результатов научных исследований региона.

Построения web-портала осуществляется на предложенных в работе [3] подходах: информационным, функциональным и управленческим [3].

В проектирование портала должно включать в себя следующие этапы:

• разработку теоретической модели объекта;

• разработку проектной модели объекта;

• создание экспериментальной модели объекта;

• апробацию экспериментальной модели объекта в педагогической действительности;

• анализ результатов эксперимента и коррекцию проекта. Методология построения баз данных базируется на теоретических

основах их проектирования. Концепция методологии может быть описана в виде двух последовательно реализуемых на практике этапов:

1-й этап - обследование всех функциональных подразделений организации.

2-й этап - построение концептуальной информационно-логической модели данных для обследованной на 1 -м этапе сферы деятельности.

На основе созданной базы данных образовательных учреждений региона, создана подсистема, позволяющая расширять информационную часть web-портала «Результаты научных исследований Алтая»: регистрировать тематику научных исследований и размещать отчеты о проведенных исследований.

Информационно-образовательные системы

Начнем с определения некоторых ключевых понятий. Стоит отметить, что многие из базовых терминов имеют множество определений, поэтому постараемся выбрать наиболее распространенные, и находящиеся максимально близко к контексту решаемой в нашем исследовании задачи.

Бизнес-модель - это описание управляемого объекта, как сложной системы, с заданной точностью.

В рамках бизнес-модели отображаются все объекты (сущности), процессы, правила выполнения операций, существующая стратегия развития, а также критерии оценки эффективности функционирования системы. Форма представления бизнес-модели и уровень её детализации определяются целями моделирования и принятой точкой зрения.

Информационная модель - подмножество бизнес-модели, описывающее существующие (в т.ч. не формализованные в документальном

виде) информационные потоки, правила обработки и алгоритмы маршрутизации всех элементов информационного поля.

Большинство существующих в настоящее время определений трактует понятие информационной системы с функциональной точки зрения, а именно, как систему, предназначенную для сбора, передачи, обработки, хранения и выдачи информации потребителям и состоящую из следующих основных компонентов: программное обеспечение, информационное обеспечение, технические средства, обслуживающий персонал.

Существует много определений понятия "система", но все из них подразумевают единство законов движения (развития) составляющих элементов. Если же мы говорим о системе, построенной человеком, то законы движения должны определяться конкретными целями. Программное обеспечение при отсутствии информационной модели (в контексте рассматриваемого вопроса) лишено собственных законов развития и является не более чем необходимым инструментом для построения системы. Таким образом, при подобном определении информационной системы в стороне остается направленность этих функций, цели, для достижения которых они осуществляются.

Понимая всю ограниченность подобного определения, мы, однако, вслед за [5,6] вводим следующее определение информационной системы:

Информационная система (ИС) - комплекс, включающий вычислительное и коммуникационное оборудование, программное обеспечение и системный персонал, обеспечивающий поддержку динамической (изменяемой во времени) информационной модели некоторой предметной области для удовлетворения информационных потребностей определенной группы пользователей.

Таким образом, ИС - это вся инфраструктура, задействованная в процессе управления информационно-документальными потоками, включающая в себя следующие обязательные элементы:

• Информационная модель, представляющая собой совокупность правил и алгоритмов функционирования ИС. Информационная модель включает в себя все формы документов, структуру справочников и данных, и т.д.

• Регламент развития информационной модели и правила внесения в неё изменений.

• Кадровые ресурсы, отвечающие за формирование и развитие информационной модели.

• Программный комплекс (ПК), конфигурация которого соответствует требованиям информационной модели.

• Кадровые ресурсы, отвечающие за конфигурирование ПК, и его соответствие утвержденной информационной модели.

• Регламент внесения изменений в конфигурацию ПК и состав его функциональных модулей.

• Аппаратно-техническая база, соответствующая требованиям по эксплуатации ПК

• Эксплуатационно-технические кадровые ресурсы, включая персонал по обслуживанию аппаратно-технической базы.

• Правила использования ПК и пользовательские инструкции, регламент обучения и сертификации пользователей.

Исходя из приведенных определений, мы вводим понятие информационной системы управления образованием.

Информационная система управления образованием - комплекс, включающий вычислительное и коммуникационное оборудование, программное обеспечение и системный персонал, обеспечивающий поддержку динамической (изменяемой во времени) информационной модели системы образования для удовлетворения информационных потребностей руководителей образования.

Иначе говоря, выбирая в качестве предметной области образования, а в качестве точки зрения - точку зрения управленца, мы получаем информационно-образовательную систему управления, а при выборе научной компоненты образовательной деятельности - информационно-образовательную систему управления научной деятельностью подобных систем.

Специализированный Web-портал управления научной деятельностью образовательных систем

Вслед за И. Д. Гробовым [4], мы будем понимать под web-порталом сайт (или группу сайтов), который объединяет в себе разнообразные ресурсы и сервисы в области информации, бизнеса, общения, а также предоставляет своим пользователям возможность продвижения (публикации) собственного контента в рамках портала.

Различают вертикальные (посвященные конкретной теме и предоставляющие различные сервисы в ее рамках) и горизонтальные порталы или порталы общего характера, предлагающие набор сервисов, обслуживающих различные темы.

Вертикальные порталы обычно представляют собой сайты узкой тематической направленности. Вертикальный портал - сайт, связанный с отраслью или конкретной проблемой. Так же выделяют корпоративные порталы - ресурсы, призванные дать представление об организации и

обеспечить взаимодействие сотрудников организации между собой и с ее контрагентами.

Выбирая в качестве базовой информационной технологии информационно-образовательной системы, технологию web-портала, мы получаем информационно-образовательный web-портал. Последнее время образовательные учреждения активно создают и внедряют подобные образовательно-информационные системы.

Главной целью создания web-портала является, обычно, внедрение и развитие информационных, телекоммуникационных и других систем, позволяющих организации предоставлять сотрудникам доступ к корпоративным бизнес-приложениям, а также обрабатывать поступившие от сотрудников сведения.

В ходе создания web-портала «Результаты научных исследований Алтая» были осуществлены проектирование, разработка и апробация web-портала гетерогенных данных научных исследований. Для достижения поставленной цели были выполнены задачи общего назначения:

• формирование и ведение региональных информационных ресурсов в сфере научно-технической деятельности;

• создание информационно-аналитических систем в сфере корпоративного управления;

• проектирование и создание корпоративных информационных технологии в образовании;

• создание и ведение гетерогенных баз данных научных исследований региона и представления развития региона в сфере научно-инновационной деятельности, мониторинговые системы. Развитие в образовательных учреждениях контента, предназначенного для управленцев, преподавателей и студентов образовательного Web-портала вуза, и число связанных с этим Интернет-проектов растет [5, 6]. Создание инфраструктуры, позволяющей использовать Интернет не только как средство коммуникации, но и как один из основных инструментов ведения научной деятельности, означает возможность предоставления своим сотрудникам актуальную информацию, а зачастую и прямой доступ к наиболее актуальным направлениям научно -технической деятельности, а также возможности своевременно обрабатывать поступившие от них сведения.

При проектировании web-портала управления научной деятельностью было предложено выделить следующие направления:

• создание перспективных информационных, информационно-поисковых, информационно-аналитических систем и автоматизированных систем управления с использованием технологического инструментария собственной разработки;

• создание и эффективное использование электронных информационных ресурсов в интересах обеспечения информационно-аналитических потребностей научно-исследовательского сектора инноваций и экономики региона.

В нашей публикации мы представляем Web-портал, который осуществляет формирование и поддержку регионального библиотечно-информационного фонда Алтайского края в части открытых неопубликованных источников научной и технической информации - отчётов о научно-исследовательской деятельности, а также графического варианта представления полученных данных, разработанных авторами исследований.

Информационно-образовательная система управления научной деятельностью состоит из:

• автоматизированной системы доступа к информации по науке и технике для выполнения задач по комплектованию документов о научно-исследовательской деятельности региона, его внутренней регистрации и учёту, выпуску информационных изданий и информированию в Интернете о нём, обеспечению его постоянного хранения и использования;

• информационно-аналитической системы регистрации и учёта научно-исследовательской деятельности, выполненных образовательными учреждениями региона.

Результатом создания и функционирования портала станет база, которая будет включать значительное количество документов, отражающих достижения ученых и специалистов в различных областях науки и техники региона, и представлять интерес для научной общественности, специалистов и работников различных отраслей промышленности, коммерческих структур, преподавателей и студентов высшей школы.

Кратко остановимся на механизмах формирования портальных данных. Для внесения информации в базу, включающую в себя результаты научно-исследовательских, опытно-конструкторских и технологических работ и выполняемых проектов в разных научных сферах, необходимо создать личный кабинет на сайте http://science.uni-altai.ru. В личном кабинете, пользователю предоставляется возможность зарегистрировать свой научно-исследовательский проект в виде информационной карты. Данная карта препровождает информационный документ гетерогенных данных научных исследований. Карта заполняется на русском и частично английском языке (название работы, аннотация, ключевые слова). При заполнении карты регистрации научных исследований в обязательном порядке указываются следующие позиции:

• Наименование предоставленной работы (на русском и английском языках).

• Аннотация работы (на русском и английском языках), которая в краткой свободной форме отражает планируемые результаты работы и основные ожидаемые характеристики и параметры объекта исследования или разработки. Аннотация должна быть составлена в соответствии с требованиями межгосударственного стандарта ГОСТ 7.995 «Реферат и аннотация. Общие требования». ТВ тексте аннотаций не допустимо использование рисунков и сокращений. Объем аннотации не должен превышать 10 строк (около 800 знаков).

• Ключевые слова (на русском и английском языках).

• Руководитель научно-исследовательской работы (проекта) (на русском и английском языках).

• Организация, выполняющая научно-исследовательскую работу (на русском и английском языках).

• Коды тематических рубрик: универсальную десятичную классификацию

Информационная карта, предназначена для:

• функционирования портальной информационно-поисковой системы;

• обеспечения эффективного использование электронных информационных ресурсов в интересах обеспечения информационно-аналитических потребностей научно-исследовательского сектора инноваций и экономики региона.

По окончанию работы над научно-исследовательским проектом представляются отчетные документы о завершении работы и достигнутых результатах, которые размещаются в открытом доступе на web-портале.

Для включения отчета в базу гетерогенных данных научных исследований указываются следующие позиции:

• Название научно-исследовательской работы (на русском и английском языках).

• Авторы работы, включая исполнителей и соисполнителей (на русском и английском языках).

• Реферат работы - в краткой свободной форме отражается основное содержание отчета о научно-исследовательской деятельности (результата работы). Описываются объект исследования, разработки или проектирования; цели работы; методы исследования и используемая аппаратура; полученные результаты и новизна; основные конструктивные и технико-экономические показатели; степень внедрения; эффективность; область применения и т.п.

• Указываются все публикации, посвященные данной работе - опубликованные научные труды (статей, монографий, препринтов и т.п.),

подготовленных исполнителями работы в процессе ее выполнения и имеющих к ней непосредственное отношение.

• Индексы: универсальную десятичную классификацию (УДК). Государственного рубрикатора научно-технической информации (ГРН-ТИ).

• Ключевые слова (на русском и английском языках).

После регистрации отчета информация выставляется на web-портале.

В качестве примеров размещения информации на созданном портале можно указать отчеты по реализации проектов по физике конденсированного состояния и качеству образования в Алтайском крае.

В лаборатории «Полуметаллы и полупроводники» проведены экспериментальные исследования гальваномагнитных, термомагнитных и упругих свойств чистого висмута и его сплавов с сурьмой, а также этих материалов легированных оловом, свинцом и теллуром. По всем исследованным материалам составлены табличные и графические зависимости гальваномагнитных, термомагнитных и упругих коэффициентов от магнитного, электрического, теплового полей и гидростатического давления. При этом разработаны оригинальные методики создания гидростатического давления, измерения термоЭДС, измерения в "смешанном" постоянном и переменном магнитных полях [7, 8]. Используемые Интернет-технологии позволили обеспечить доступ к полученным экспериментальным результатам ученым, работающим в этой научной области.

Web-портал также включает «Атлас образования Алтайского края». Материалы оформлены в виде иерархического списка 2-3 степеней вложенности. Источником информации являются изданные статистические справочники с 2004 года Атлас образования Алтайского края (мониторинг уровня подготовки и условий обучения выпускников школ по итогам единого государственного экзамена 2003-2011 гг.), подготовленные Региональным центром обработки единого государственного экзамена, действующим на базе вуза [9, 10].

Информационный подход позволяет рассматривать портал как единую точку доступа к информационным ресурсам, функциональный -как контейнер для технологических сервисов, объединяющий поиск, новостную рассылку, возможности совместной работы пользователей; управленческий подход предназначен для эффективного использования информационных ресурсов портала и поддержки решений.

Результатом разработки web-портала стало создание перспективных информационных, информационно-поисковых, информационно-аналитических систем и автоматизированных систем управления с использованием технологического инструментария собственной разработ-

ки. Предложенные процессы управления в информационных системах имеют общие принципы, и эта общность заключается в механизме действия обратной связи и информационной основе управления. Информационная эффективность web-портала «Результаты научных исследований Алтая» обеспечивает чёткой картиной социально-экономического аспекта регионального развития, что приводит к эффективному формированию отношений с научным сектором инновационной системы.

Апробация функционирования web-портала «Результаты научных исследований Алтая» реализована посредством размещения данных позволила, используя экспертные оценки и статистику функционирования web-портала результатов научных исследований производится внесение корректирующих изменений в разработанную модель.

Проект реализуется по гранту Российского фонда фундаментальных исследований «Web-портал "Результаты научных исследований Алтая"» (код гранта 11-07-98032-р_сибирь_а).

Литература

1. Каракозов С.Д., Лопаткин В.М. Педагогическое проектирование информационных систем управления образованием. // Ползуновский вестник. - 2005. - №1.

2. Каракозов С.Д., Тевс Д.П. Информатизация высшего образования в России. // Мир науки, культуры, образования - 2010. - №3. - с.202-230.

3. Каракозов, С.Д. Методологическая основа проектирования образовательного WEB-портала фундаментальной подготовки в предметной области "Информатика". // Информационные технологии в науке, образовании, телекоммуникациях, бизнесе: Труды XXIX Межд. Конф. IT+SE'2002 (20-30 мая 2002 г., Украина, Крым, г. Ялта-Гурзуф). Сб. ст. - Запорожье, Изд-во Запорожского гос. университета, 2002.

4. Гробов И.Д. Разработка Web-портала в ASP.NET 2.0 и SharePoint 2007. -Санкт-Петербург, 2008

5. Кагаловский М.Р. Перспективные технологии информационных систем -Москва, 2003

6. Каракозов С.Д. Введение в компьютерные сети. - Барнаул, 1996.

7. V.M. Grabov, V.A. Komarov, E.V. Demidov, M.M. Klimantov. Silicon nanocrys-tals as efficient photosensitizer of active oxygen for biomedical applications // 5rd International Conference on Materials Science and Condenced Matter Physics. September 13-17. 2010. Chisinau, Moldova. P. 173

8. Грабов В.М., Комаров В.А., Демидов Е.В., Климантов М.М. Явление переноса в монокристаллических пленках висмута. // Известия Российского государственного педагогического университета имени А.И.Герцена. - 2010. -№ 122. - С.22-31

8. Головишников К.В., Каракозов С.Д. Информационно-математические модели тестирования и интерпретация результатов единого государственного экзамена. // Вестник Барнаульского государственного педагогического уни-

верситета. Сер.: Естественные и точные науки. - Барнаул, 2003. - Вып. 3. -С. 77-99.

10. Каракозов С.Д., Слажнев А.Н. Мониторинг качества образования и единый государственный экзамен в Алтайском крае. // Вестник Барнаульского государственного педагогического университета. Сер.: Естественные и точные науки. - Барнаул, 2003. - Вып. 3. - С. 100-103.