В.А. Садовничий, В.И. Трухин, В.А.Васенин, А.Н. Сандалов, Н.А. Сухарева
Московский государственный университет им. М.В.Ломоносова
Тел.: (095) 939-46-01, e-mail: rector@msu.ru dean@phys.msu.su vasenin@msu.ru sandalov@phys.msu.su suhareva@phys.msu.su
Введение
Процесс создания и развития системы открытого дистанционного образования на уровне университетов России предусматривает одновременное решение четырех разнородных задач:
Сетевое сопровождение образования любого уровня на современном этапе логически способно обеспечить все "стандартные процедуры" учебного процесса: лекции в виде аудио- и видеоконференций, семинарские занятия с системой интерактивного тестирования, лабораторные работы с использованием on-line экспериментальных комплексов, электронные библиотеки с контекстными поисковыми системами, консультационные сетевые сервисы и многое другое. Таким образом создается впечатление о возможности полной имитации системы среднего и высшего профессионального образования.
Кроме того относительная простота разработки стандартных Web-приложений путем прямого конвертирования текстовых, графических и мультимедийных файлов привела к сильному засорению информационного пространства и сложности отбора действительно нужных элементов из предлагаемого "распухающего" сетевого массива данных. Поэтому существует реальная опасность возникновения застывшего информационного "культурного слоя" на пути развития образовательных сетевых ресурсов и как следствие, - "переполнения" и высокого "уровня шумов" в информационной базе системы сетевого сопровождения образования.
В данном докладе описана концепция образовательных университетских сетей, по мнению авторов позволяющая преодолеть упомянутые выше "детские болезни" развития системы дистанционного образования в России. В качестве иллюстрации ее реализации выбран физический факультет МГУ им. М.В.Ломоносова, имеющий более чем пятилетний опыт эксплуатации сетевых ресурсов в образовании, научных исследованиях и управлении и являющийся одним из полигонов для разработки и тестирования логических, аппаратных и программных сетевых решений в Московском университете.
Приоритетной задачей информационного сопровождения учебного процесса, согласно принятой концепции, является предоставление доступа к интеллектуальным ресурсам университетской учебно-образовательной сети на момент формирования запроса на образовательные услуги. Следовательно, при выборе технологического решения для архитектуры и аппаратной базы коммуникационной системы основным будет реализация практически прямого режима доступа к "сетевым учебным аудиториям". На технологическим уровне это соответствует высоким скоростям передачи данных и обработки информационных потоков, созданию систем архивации массивов данных большого объема.
Единая телекоммуникационная информационная система МГУ
В 1997 году в Московском университете была создана Единая Телекоммуникационная Информационная Система (ЕТИС) МГУ, которая объединила все коммуникационные и информационные ресурсы МГУ. В настоящее время практически закончено формирование сетевой инфраструктуры университета и прокладка волоконно оптических транспортных магистралей между кампусами МГУ, расположенными на Ленинских горах и в центре Москвы [1,2]. Таким образом создана единая высокоскоростная опорно-транспортная среда МГУ на технологии АТМ.
Выходы Московского университета в глобальную сеть Интернет в настоящее время реализованы на каналах связи в США (0.5 Мб/c), в NORDUnet (через сеть RUNNet), в Гамбург (1 Мб/c, через сеть "Радио - МГУ").
Связь с научно-образовательными центрами Москвы и Московской области осуществляется как с помощью радиосистем на высотных отметках Главного здания МГУ, так и с помощью наземных волоконно оптических линий связи.
В рамках федеральной программы "Университеты России" была создана компьютерная сеть российских университетов - RUNNet, основной задачей которой является создание и сопровождение единого информационного пространства университетов России и их интеграция с мировой информационной системой науки и образования. Федеральный узел Московской региональной сети расположен в МГУ и начал свою работу в сентябре 1994 года. Спутниковая антенна и пункт сопровождения Московского узла системы спутниковой связи RUNNet расположены на физическом факультете, а его управление в Центре Телекоммуникаций и Технологий Интернета (ЦТиТИ) МГУ.
Физический факультет МГУ обеспечивает функционирование спутниковых каналов RUNNet с региональными учебно-научными центрами:
Информационная загрузка передатчика составляет 672 кб/с, поэтому имеется возможность подключения других регионов. Работа ведется через спутники серии "Радуга". Связь со спутником обеспечивается приемо-передающей станцией спутниковой связи "КЕДР-М". Мощность передатчика до 40 Вт, и это позволяет обеспечить суммарный информационный канал до 4 Мб/c. Передача данных осуществляется через 5 спутниковых модемов типа SDM фирмы EF-DATA.
В комбинации с вновь создаваемыми наземными каналами RBnet (Национальной сети для науки и высшей школы), новыми центрами Интернет (по программе Института "Открытое общество" и Миннауки РФ) эти ресурсы представляют собой перспективную коммуникационную базу для развития образовательной сети национального масштаба.
Телекоммуникационная система физического факультета
По транспортным параметрам Информационно-Вычислительная Сеть (ИВС) физического факультета МГУ подразделяется на: локальную сеть факультета, модемную сеть и систему внешних коммуникаций [3,4]. Локальная сеть факультета сформирована по топологии АТМ, FastEthernet и Ethernet с использованием тонкого коаксиального кабеля, витой пары и волоконно оптического кабеля в качестве транспортной среды и состоит из сегментов, соединенных через Центр Информационных Средств и Технологий (ЦИСТ).
Последовательное продвижение ИВС по зданию факультета строится на организации подузлов (в настоящее время их шесть) с маршрутизаторами сети с дальнейшим ветвлением на репиторах на сегменты сети. Протоколом обмена является TCP/IP, что позволяет естественным образом интегрировать инфраструктуру сети факультета в глобальную компьютерную сеть Интернет.
Схема ИВС факультета включает в себя две волоконно оптические линии связи с ЦТиТИ МГУ, волоконно оптические линии связи с отдельно стоящими зданиями физического факультета: корпусом нелинейной оптики (КНО), корпусом низких температур (КНТ), проблемной лаборатории магнетизма (ПЛМ) и НИИЯФ МГУ и внутренние сети факультета, сформированные в виде трех больших подсетей: научной, учебной и административной.
Ядром телекоммуникационной системы факультета служит ЦИСТ, обеспечивая техническую проработку, сопровождение и поддержку локальных сетей, модемного узла, распределенной вычислительной сети и связь с внешним миром. ЦИСТ также обеспечивает техническое сопровождение и формирование поддержки учебного и научного наполнения ИВС факультета. Кроме того ЦИСТ выполняет описанные выше операторские функции Московского регионального узла системы спутниковой связи RUNNet.
В докладе представлен анализ эволюции скоростных режимов телекоммуникационной системы физического факультета с 1992 по 1998 годы и характерные скоростные зоны их реализации в различных подсетях физического факультета МГУ на середину 1998 года. Наиболее распространен в мире скоростной режим в районе 100 кб/c, в то время как для полной реализации возможностей учебной подсети он должен быть значительно выше. Последовательное наращивание скорости передачи данных сопряжено с решением технических, технологических и, естественно, финансовых проблем. И если говорить о дальнейшем росте с точки зрения применений информационных технологий в учебной, научной и административной деятельности, то необходимо иметь для учебной подсети скорости передачи данных - 1 - 10 Гб/c, для научных исследований - 10 - 100 Мб/c и административной подсети до 10 Мб/c.
Из приведенного скоростного режима работы пользователей мира следует также, что вопросы активного использования Интернета для дистанционного обучения только сейчас начинают решаться. Образовательная сеть изначально требует больших скоростей передачи данных поскольку передача информации осуществляется в основном в мультимедийном режиме Этому способствует также прогресс в создании микропроцессоров нового поколения, обеспечивающих высокоскоростную обработку информации как на стороне сервера, так и клиента.
Переход на скорости 1-10 Гб/с несомненно потребует новых аппаратных и программых решений при формировании сетей, но не будет сопровождаться модернизацией образовательных программных продуктов, разработанных и созданных на 100 Мб/c уровне скоростей передачи данных.
Информационные блоки открытого дистанционного образования и стандарты их представления
Содержание информационных ресурсов системы открытого дистанционного университетского образования прежде всего должно отражать реальный образовательный, или в узком смысле, учебный процесс [5-8]. Единство исследовательской и образовательной деятельности, присущее университетскому образованию, большой объем авторских оригинальных разработок, мобильность программ учебных курсов требуют принципиально иного подхода при выборе стандартов информационной обработки подобных материалов по сравнению со сложившимися стандартами мультимедийного представления типа "электронных учебников". Можно определить пять основных направлений в информационном сопровождении образовательного процесса, ориентированных на различные группы "слушателей":
Последовательность перечисления информационных ресурсов соответствует их приоритету для разработчиков и обратному приоритету для пользователей системы информационного сопровождения образования или системы открытого дистанционного образования.
После двухлетнего тестирования представления информации в образовательной сети МГУ им. М.В.Ломоносова отобраны следующие стандарты:
Отбор стандартов представления информационных блоков проходил по критериям совместимости с различными типами аппаратной и программной конфигурации рабочих станций клиентов в различных регионах России, типичными скоростными режимами информационного обмена, возможностью создания автономных зеркальных копий или CD-аналогов информационных блоков, уровнем защиты информации и прогнозом в развитии программного обеспечения.
Отработка транспортной структуры, логики управления, аппаратных и программных конфигураций учебной подсети университетской информационной системы осуществлялась на базе учебной подсети телекоммуникационной системы физического факультета МГУ.
Заключение
Создание ЕТИС МГУ позволяет приступить к последовательному взаимодействию факультетов в области образования на базе современных информационных технологий. Начать предполагается с создания технологической и транспортной среды с дистанционным обучением с открытыми базами учебного интерактивного материала по курсам общей физики на факультетах Московского университета.
На 1998/99 учебный год запланирован совместный эксперимент физического, геологического факультетов, факультета фундаментальной медицины с использованием коммуникационной системы, сопровождаемой ЦТиТИ МГУ с отработкой программного обеспечения, компьютерного и технологического оборудования для информационного сопровождения открытого дистанционного обучения по курсам "Общая физика", "Геофизика и экология", "Иностранный язык".
И как следующий шаг предусмотрено использование созданных в МГУ информационных блоков и опыта работы с ними для обучения естественным и гуманитарным дисциплинам школьников общеобразовательных школ Москвы и России, при активном использовании телекоммуникационных возможностей МГУ и RUNNet.
Литература
1. Садовничий В.А., Васенин В.А., Бережнев С.Ф., Сандалов А.Н., Смелянский Р.Л. Информационно-вычислительная сеть Московского университета // В книге: Компьютерные технологии в высшем образовании. т.1. М.: Изд-во Моск. ун-та ( Программа "Университеты России" ), 1994, стр. 33-50.
2. Sadovnichy V.A., Vasenin V.A., Sandalov A.N., Smeliansky R.L. Computer Information Network at Moscow State University // Nato meeting on Advanced Information Technology, Moscow, 1994, p. 25.
3. Трухин В.И., Сандалов А.Н., Щербаков А.Е., Саламатов А.С., Стрельников В.Ю. Информационно - Вычислительная Сеть Физического Факультета МГУ. - МГУ, препринт физического факультета N 7, 1995, 36 с.
4. Sandalov A.N., Trukhin V.I. Computer Network of Physics Department at MSU for Science and Education (Present Status) // EUNIS-95, Trends in Academic Information Systems in Europe, 6-8 November 1995, Duesseldorf.
5. Трухин В.И., Сандалов А.Н., Сухарева Н.А Гипермедиа ресурсы для учебных курсов: стратегия отбора, разработки и внедрения. - Препринт физического факультета МГУ N 18/1997, 23 с.
6. Trukhin V.I., Sandalov A.N., Sukhareva N.A. Hypermedia Technology for Lecture Courses: Selection Strategy, Development and Realization // EUNIS-97 European Cooperation in Higher Education Information Systems, 9-11 September 1997, Grenoble, France.
7. Трухин В.И., Сандалов А.Н., Сухарева Н.А. Образование, научные исследования, управление: формирование информационного пространства // Доклад на международной конференции "Физика в системе современного образования", 15-18 сентября 1997 г., г. Волгоград.
8. Трухин В.И., Сандалов А.Н., Сухарева Н.А. Телекоммуникационное сопровождение физического образования // Физическое образование в вузах, 1998 г. (в печати).