ОРГАНИЗАЦИЯ РАСПРЕДЕЛЕННОГО БАНКА ЗНАНИЙ ДЛЯ СИСТЕМЫ ДИСТАНЦИОННОГО ОБРАЗОВАНИЯ

В.М.Вымятнин, В.П.Демкин, А.А.Печерицын

Томский государственный университет

Тел.: (3822) 23-49-88, e-mail: vvm@netdpt.tsu.ru

Основными структурными элементами системы дистанционного образования (СДО) являются центр ДО базового университета (ЦДО) и сеть периферийных центров (ПЦДО), связь между которыми осуществляется по телекоммуникационным каналам. Для ее эффективного функционирования важно как рациональное размещение статической учебной информации на электронных носителях и оптимизация доступа к ней, так и своевременная передача динамической компоненты учебного материала, накопление и систематизация информации о ходе учебного процесса, необходимой для преподавателей и администраторов СДО.

Эти проблемы должны решаться комплексно, поэтому необходимость размещения всей информации в единой базе данных достаточно очевидна. В то же время существенным является выбор конкретной технологии доступа к данным. Централизованное размещение всей информации и использование технологии клиент-сервер вполне логично для локальной сети, однако при работе в СДО это приведет к большой нагрузке на каналы, связывающие ЦДО и ПЦДО. Проблема перегрузки каналов может быть решена только за счет децентрализации хранения.

Создание распределенного банка знаний (РБЗ) и комплекса программно-аппаратных средств для реализации и сопровождения процесса дистанционного обучения - основная задача, которая должна решаться при организации системы дистанционного образования. РБЗ строится по модульному принципу с разграничением доступа пользователей к каждому модулю в зависимости от их роли в СДО, что позволяет сохранить необходимый уровень конфиденциальности. Проектирование и построение РБЗ необходимо основывать на учете тех функций, которые сегменты базы должны поддерживать.

В соответствии с задачами центра ДО базового университета:

Между этими сегментами организуются информационные потоки, позволяющие структурировать поступающую информацию и избежать дублирования.

Основная задача периферийных центров - предоставление образовательных услуг базового университета. В силу этого на сервере локальной сети ПЦДО должно находиться зеркало части УБД, содержащей учебную информацию, необходимую для обеспечения курсов, предоставляемых центром. Учитывая, что в штат ПЦДО входит координатор, обеспечивающий и администрирование локальной сети, на сервере ПЦДО может быть размещена и существенная часть учебных материалов контролируемого доступа.

В ПЦДО накапливается информация, полученная в процессе преподавания (например, результаты тестирования) и позволяющая преподавателю проводить анализ хода учебного процесса, выявляя его узкие места. Эти данные необходимы и для аналитической группы ЦДО. Они образуют справочно-аналитический сегмент базы данных. Через этот сегмент поступают и материалы о деятельности других образовательных центров, являющихся партнерами базового вуза в области ДО.

Еще один сегмент БД представляют материалы рекламно-информационного характера, такие как описания учебных курсов и учебных программ, предоставляемых ЦДО. Естественно, что этот сегмент должен быть открыт для внешнего мира, поэтому наиболее целесообразно организовать его в виде WWW-сервера.

Функциональное структурирование информационных ресурсов и размещение части этих ресурсов вне базового центра позволяет обеспечить наиболее эффективное их использование. Участие в учебном процессе двух географически разобщенных подразделений базового университета, ЦДО и ПЦДО, предполагает регулярный обмен информацией между ними. Характер информации, идущей в прямом (от ЦДО к ПЦДО) и обратном направлении, существенно различен: в прямом направлении поступают организационно-методические и учебные материалы, в то время как в обратном - информация о ходе учебного процесса. Ясно, что различными должны быть и технологии доступа к ним. Размещение всей учебной информации в ЦДО приводит к неоправданной перегрузке прямого канала. Создание распределенного банка знаний путем размещение части информационных ресурсов в ПЦДО позволяет минимизировать затраты, связанные с сетевым трафиком.

Базовый университет может одновременно работать с несколькими ПЦДО, причем по различным образовательным программам. Поэтому в ПЦДО переносится только та часть банка знаний ЦДО, которая необходима для их реализации. Поскольку переносится лишь статическая часть (размещаемая на носителях большой емкости), то вопрос актуализации информации в распределенном банке знаний не возникает. Обеспечение конфиденциальности играет существенную роль для контрольной информации.

Размещение компонент банка знаний должно определяться удобством доступа и администрирования. При этом нужно учитывать:

  1. Технологические особенности компонент: тип и размер файлов; необходимое для работы программное обеспечение; пропускную способность сети.
  2. Права доступа к компоненту различных групп пользователей.
  3. Частоту обращения к компоненту в процессе обучения.
  4. Частоту изменения содержания компонент.

С учетом вышеуказанных условий весь учебный материал ДО может быть разбит на несколько групп.

К первой группе относятся теоретические материалы, а также часть практических заданий, представленная либо программами-тренажерами, либо текстовыми материалами большого объема. Часть теоретического материала представляет собой мультимедийные курсы, которые включают в себя как автономные исполняемые файлы, так и файлы данных. Размер таких файлов, как правило, велик.

Другая часть представляет собой документы, подготовленные с помощью различных текстовых процессоров или специализированных систем (Page Maker, TEX, MathCad и т.п.). Для их просмотра необходимо соответствующее программное обеспечение. Размер таких файлов может доходить до сотен мегабайт, особенно если в них содержится графический материал. Пропускная способность Internet для работы с такими объемами данных в настоящее время недостаточна.

В процессе обучения файлы первой группы нужны пользователям практически постоянно. Периодически к ним необходим доступ авторов курсов для корректировки содержания. В режиме редактирования эти файлы должны быть доступны только авторам курсов и администратору системы. Студенты и координаторы ПЦДО могут работать с ними только в режиме чтения. Материалы этой группы следует размещать на серверах периферийных центров ДО для совместного использования в локальной сети. Передачу материалов следует осуществлять с помощью пересылки физических носителей информации (дискет, CD). В случае необходимости разовую пересылку материала в сжатом виде можно осуществлять по сети с помощью электронной почты или через FTP-доступ. В частности, такая необходимость может возникнуть при внесении автором курса существенных изменений и дополнений.

В то же время эталонные экземпляры материалов первой группы должны храниться и в базе знаний ЦДО. Для удобства доступа и администрирования на WWW-сервере ЦДО организуется база данных, содержащая список курсов и краткую информацию о них. Незарегистрированный пользователь получает доступ только к описательной части курса и к условиям его распространения. После регистрации он получает возможность доступа и к содержательной части материалов, размещенной на файл-сервере ЦДО (или получает их копию на соответствующем носителе). Преподаватели имеют возможность при необходимости модифицировать эти материалы.

Ко второй группе относятся дополнительные материалы и практические задания, которые посылаются пользователям по мере необходимости в индивидуальном порядке. Доступ к материалам этой группы должен допускать администрирование со стороны автора курса, поэтому целесообразно размещать их в ЦДО. Регулирование доступа осуществляется преподавателем или программой-менеджером, которая осуществляет подбор материалов из общего банка данных.

Третья группа представляет собой материалы практических занятий, организованных по технологии "клиент-сервер". При этом размещение материалов определяется данной технологией.

Четвертая группа представляет собой материалы для консультаций в телекоммуникационном режиме (BBS, телеконференция). Они размещаются на сервере ЦДО.

Пятая группа - это материалы текущего и итогового контроля. Они могут быть распределены по системе, однако все копии результатов контрольных точек должны быть сосредоточены в ЦДО. Эти данные (по понятным причинам) требуют наибольшей конфиденциальности и строгого разграничения доступа. Режим редактирования должен быть доступен лишь администратору учебного процесса ЦДО и системному администратору РБЗ. Все остальные могут пользоваться этой информацией только в режиме чтения, причем студенту доступна только персональная информация, преподавателю - информация по курсу, а координатору ПЦДО - сведения о его студентах.

Таким образом, на файл-сервере ЦДО должны храниться материалы, относящиеся практически ко всем группам. Способ хранения материалов определяется особенностями доступа к нему и различен для разных групп.

В простейшем случае доступ к локальной базе данных может осуществляться через Web-сервер. Глубина доступа определяется правами пользователя. Такая организация хранения и доступа целесообразна при небольшом количестве курсов. В противном случае организуется обычная база данных, которая взаимодействует с Web-сервером через CGI-скрипты. Это позволяет организовать интерактивный режим работы пользователя с базой данных.

При организации распределенных баз данных могут быть использованы стандартные СУБД. Однако полнофункциональное использование таких баз данных будет доступно только пользователям, имеющим соответствующее программное обеспечение. В настоящее время существует широкий спектр программных средств различных производителей, обеспечивающих поддержку телекоммуникационных технологий. Поэтому ключевой проблемой является выбор информационной технологии, объединяющей структуры РСДО различных уровней подчиненности в единое информационное пространство дистанционного обучения с целью доставки учебных курсов и методических материалов, справочных баз данных и баз знаний от преподавателю к обучаемому через систему развитых телекоммуникационных сетей и позволяющей осуществить надежную и достоверную обратную связь, а также многоступенчатый контроль за процессом обучения и его качеством.