Разработка методов и моделей проектирования образовательного портала для управления учебным процессом вуза

Восточно-Казахстанский государственный технический университет имени Даулета Серикбаева

УДК 004. 04:378. 1 На правах рукописи

Шакаримова Алмагуль Бимулдиновна

Разработка методов и моделей проектирования образовательного портала

для управления учебным процессом вуза

05. 13. 10 - Управление в социальных и экономических системах

Диссертация на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Научный руководитель

д. т. н., профессор Г. М. Мутанов

Республика Казахстан

Усть-Каменогорск, 2006

Содержание

Нормативные ссылки

В настоящей диссертации использованы ссылки на следующие стандарты:

- Dublin Core Metadata Element Set, Version 1. 1. 67

- IEEE 1484. 12. 1 - 2002

- IMS Learning Resource Meta-data Specification Version 1. 2. 1 Final Release 1. 10. 2001

- ISO/IEC DIS 13244:1996, Information technology - Open Distributed Management Architecture (ODMA)

- ISO/IEC 10746-2:1995 - Reference Model for Open Distributed Processing - Reference Model: Foundation

- ISO 9000:2000 - международные стандарты системы менеджмента качества

- SAA - System Application Architecture - стандарт на разработку и выполнение программного обеспечения, разработанный фирмой IBM

- СТ РК 34. 002-2002 - Информационная технология. Машины вычислительные электронные персональные. Требования к составу и правилам оценки характеристик качества

- СТ РК 34. 005-2002 - Информационная технология. Основные термины и определения

- СТ РК 34. 006-2002 - Информационная технология. Базы данных. Основные термины и определения

- СТ РК 34. 007-2002 - Информационная технология. Телекоммуникационные сети. Основные термины и определения

- СТ РК 34. 011-2002 - Информационная технология. Технологические факторы, определяющие работоспособность программных средств

- СТ РК 34. 016-2004 - Технические и программные средства дистанционного обучения. Общие технические требования

- ГОСТ 34. 601-90 - Информационная технология. Комплекс стандартов на автоматизированные системы. Автоматизированные системы. Стадии создания

Определения и сокращения

В настоящей диссертации применяют следующие термины с соответствующими определениями, обозначения и сокращения:

БД - база данных

Бизнес-процессы - это реальные потоки материалов, информации и знаний

ИКС - информационно-коммуникационная среда

ИС - информационная система - система обработки информации совместно с соответствующими организационными ресурсами, такими как человеческие, технические и финансовые ресурсы, предоставляющая и распределяющая информацию.

ИТ - информационные технологии

КИС - корпоративная информационная система, которая обеспечивает поддержку принятия управленческих решений на основе автоматизации процессов, процедур и других способов осуществления деятельности корпорации

ОП - образовательный портал

ПО - программное обеспечение

СМО - сети массового обслуживания

СУБД - система управления базами данных

AD - Active Directory

ADO - ActiveX Data Object

ASP - Active Server Pages

COM+ - Microsoft Component Object Model

CORBA - Common Object Request Broker Architecture

DCOM - Distributed Component Object Model

DNS - Domain Name Service

DOM - Document Object Model

ERD - Entity-Relations Diagrams

ERwin - AllFusion ERwin Data Modeler

FTP - File Transfer Protocol

HTML - Hyper Text Markup Language

HTTP - Hypertext Transfer Protocol

MS SQL - Microsoft Structured Query Language

OLAP - Online Analyzing Processing

RM-ODP - Reference Model for Open Distributed Processing

RBAC - Role-Based Access Control

SADT - Structure Analysis and Design Technique

TCP/IP - Transmission Control Protocol

XML - Extensible Markup Language

Введение

Актуальность работы. Стремительное развитие информационных и коммуникационных технологий стало одним из факторов развития мирового общества в ХХI веке. Цивилизация неуклонно движется к построению нового общества, которое называют информационным обществом, где решающую роль играют информация и научные знания - факторы, которые будут определять как общий стратегический потенциал общества, так и перспективы его дальнейшего развития.

Казахстан находится на начальном этапе широкомасштабного внедрения информационно-коммуникационных технологий в деятельность государства. Поддержка процессов информатизации общества, достижение качественно новых состояний в сфере образования, информационной культуры - определяется как стратегическая задача перехода к Электронному Правительству. В этой связи эффективное и качественное обеспечение быстрорастущих потребностей, как государственных и негосударственных организаций, так и отдельных граждан в доступе к образовательным услугам и ресурсам сети Интернет, является актуальной задачей.

В условиях информатизации, лидирующие позиции любой организации, в том числе высшего учебного заведения, определяются его возможностями по доступу, хранению и качественной обработке электронной информации на основе использования новых информационных технологий.

ЮНЕСКО распространен ряд документов, которые ориентируют страны мирового сообщества на все большую информационную направленность образования. Зарубежный и отечественный опыт развития образования определенно указывает на то, что будущее образования - за широким использованием гибких комплексных моделей управления образовательным процессом, в котором активно используются виртуальные средства, методы и технологии.

Центральным звеном реформы системы образования, по словам Президента Республики Казахстан Назарбаева Н. А., должно стать всеобъемлющее внедрение современных информационных технологий в образовательные процессы. Основная цель данного процесса - создать систему управления учебным процессом вуза для интеграции в мировое образовательное пространство.

В этой связи становится особенно важной задача обеспечения управляемости и доступности всего комплекса информационных ресурсов и сервисов, а также определения соответствия информационно-коммуникационной инфраструктуры стратегическим целям вуза.

Образовательное пространство современного высшего учебного заведения должно формироваться как открытая система с интеллектуально развитым интерфейсом взаимодействия всех участников довузовского, вузовского и послевузовского образовательного процесса. Формирование и поддержка такого пространства не возможны без внедрения инновационных подходов в использовании информационно-коммуникационных технологий.

Эффективной структурой для внедрения современных информационных и телекоммуникационных технологий в образовании и создания единого информационного пространства университета является образовательный портал, представляющий собой аппаратно-программный комплекс, предназначенный для эффективного управления основными бизнес-процессами вуза, ключевыми информационными ресурсами и сервисами.

Анализ современного состояния разработок в данной области показал, что теоретические и концептуальные основы проектирования порталов, технические и технологические принципы их программной реализации, находятся в стадии постоянного развития. Недостаточно исследованы основные аспекты, связанные с созданием единого информационного пространства вуза, а также методы и модели проектирования образовательного портала и его обеспечивающих подсистем для управления учебным процессом вуза.

В связи с этим разработка методов и моделей проектирования образовательного портала для управления учебным процессом вуза является актуальной задачей и имеет практическую ценность.

Цель работы. Целью диссертационной работы является исследование и разработка методов и моделей проектирования образовательного портала для управления основными бизнес-процессами вуза и информационными ресурсами, которые позволят обеспечить эффективность внутрикорпоративного информационного взаимодействия различных категорий пользователей в соответствии с действующей организационной структурой и принятыми бизнес-правилами.

Для достижения указанной цели в работе решены следующие задачи:

- исследование методов построения порталов, анализ и классификация существующих порталов, формулирование основных требований к ним;

- разработка модели проектирования образовательного портала вуза, функциональной модели бизнес-процессов вуза и информационной модели предметной области управления учебным процессом с использованием методологии структурного анализа;

- разработка модели ролевого доступа к ресурсам образовательного портала вуза, основанной на применении методов кластерного анализа в соответствии с целями различных групп пользователей;

- разработка метода описания рабочей нагрузки портала и модели оценки производительности образовательного портала вуза;

- разработка модели архитектуры образовательного портала вуза и проектирование информационно-программного комплекса.

Научная новизна полученных результатов состоит в следующем:

- разработана модель проектирования образовательного портала вуза, обеспечивающая создание гибкой и масштабируемой корпоративной информационной системы, а также функциональная и информационная модель предметной области управления учебным процессом, которые описывают внутрикорпоративное информационное взаимодействие различных категорий пользователей и подсистем в контексте потребностей бизнес-процессов вуза;

- разработана модель ролевого разграничения доступа к ресурсам образовательного портала вуза с применением методов кластерного анализа, позволяющая разработать и реализовать архитектуру системы безопасности, повысить надежность эксплуатации и скорость реагирования на внешние изменения в процессе использования и развития образовательного портала вуза;

- предложены метод описания рабочей нагрузки и модель оценки производительности образовательного портала вуза, позволяющие оценить важные показатели производительности и выявить «узкие места» технического и технологического обеспечения образовательного портала вуза, оказывающие влияние на производительность системы в целом;

- создана архитектурная модель образовательного портала вуза, позволяющая разработать информационно-программный комплекс, предназначенный для формирования единого информационного пространства и эффективного управления учебным процессом.

Положения, выносимые на защиту :

- модель проектирования образовательного портала, функциональная и информационная модель предметной области управления учебным процессом, которые позволяют создать комплекс информационных ресурсов и сервисов, предназначенный для эффективного управления основными бизнес-процессами вуза;

- модель ролевого разграничения доступа к ресурсам образовательного портала вуза с применением методов кластерного анализа и подход к формированию ролевых кластеров проектируемых задач на основе предложенных показателей;

- метод описания рабочей нагрузки и модель оценки производительности образовательного портала вуза, позволяющие определить адекватные возможности сложной распределенной Web-системы;

- архитектура системы безопасности образовательного портала, базирующаяся на ролевом подходе к разграничению доступа, и алгоритм ее реализации;

- архитектурная модель образовательного портала, позволяющая разработать информационно-программный комплекс, обеспечивающий взаимодействие пользователей в Интернет/Интранет инфраструктуре организации деловых процессов вуза.

Практическая ценность и реализация результатов работы. Практическую ценность результатов, полученных в рамках диссертационной работы, подтверждают образовательные проекты, реализуемые на базе портала Восточно-Казахстанского государственного технического университета имени Д. Серикбаева для участников довузовского, вузовского и послевузовского образовательного процесса, такие как «Виртуальная Академия» школьников, «Жас Талап KZ» для выявления и развития одаренных детей, областная дистанционная олимпиада среди учащихся общеобразовательных школ, дистанционное обучение для студентов-заочников, «Преподавание в сети Интернет» для преподавателей.

Реализация результатов диссертационной работы подтверждена актами внедрения и представлена в сети Интернет по адресу http://www. do. ektu. kz и является существенным вкладом для реализации эксперимента, проводимого по приказу МОН РК (от 21 февраля 2005г. № 111), по внедрению сетевых технологий дистанционного обучения в вузах Республики Казахстан.

Образовательные и научные проекты, реализованные на базе разработанного образовательного портала университета, подтверждают перспективность используемых подходов, методов, моделей и практических решений.

Научные положения и результаты диссертационной работы могут быть использованы учебными заведениями, организациями различных отраслей промышленности, государственными и бизнес - структурами в процессе проектирования, разработки и сопровождения современных IT-проектов.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы доложены на шестой Международной конференции Всемирного научного и инженерного сообщества (WSEAS) «Distance Learning and Web Engineering» (Лиссабон, Португалия, 2006 г. ), Международной научной конференции «Synergies between information processing and automation» (Германия, Ильменау, 2004 г. ), II и III Всероссийской научно-практической конференции «Образовательная среда сегодня и завтра» (Москва, Россия, 2005-2006 г. г. ), XII Всероссийской научно-методической конференции ТЕЛЕМАТИКА-2005 (Санкт - Петербург, Россия, 2005 г. ), II Международной научно-практической конференции «Состояние, проблемы и перспективы информатизации в Республике Казахстан» (Усть-Каменогорск, Казахстан, 2005 г. ), III и IV Международном Форуме «Информатизация образования Казахстана и стран СНГ» (Алматы, Казахстан, 2004 - 2006 г. г. ), Международной конференции «Электронное управление: проблемы и перспективы внедрения в городах», (Усть-Каменогорск, Казахстан, 2005 г. ), Республиканской учебно-научно-методической конференции «Мониторинг и управление качеством подготовки специалистов инженерно-технического профиля в высшей школе» (Усть-Каменогорск, Казахстан, 2003 г. ), Международной научно-практической конференции, посвященной 30-летию Карагандинского государственного университета имени Е. А. Букетова «Актуальные проблемы высшего образования и науки в XXI веке» (Караганда, Казахстан, 2002 г. ), Международной научно-практической конференции «Национальные системы высшего образования в условиях глобализации» (Петропавловск, Казахстан, 2001 г. ), Международной научно-практической конференции «Информатизация общества» (Астана, Казахстан, 2004 г. ), Республиканском семинаре-совещании «Внедрение технологии дистанционного обучения в высших учебных заведениях» (Усть-Каменогорск, Казахстан, 2006г. ), научном on-line семинаре Российского государственного института открытого образования Министерства образования Российской Федерации (http://www. openet. ru, Москва, Россия, 2005-2006г. г. ), а также научных семинарах ВКГТУ (Усть-Каменогорск) и СКГУ (г. Петропавловск) .

Связь темы с планами научных работ. Диссертационная работа выполнена в рамках реализации Государственной программы развития образования в Республике Казахстан на 2005-2010 годы, Государственной программы формирования «электронного правительства» в Республике Казахстан на 2005-2007 годы, программы информатизации Восточно-Казахстанского государственного технического университета имени Даулета Серикбаева на 2003-2005 годы и в соответствии с Концепцией развития инновационного вуза по модели «Университет - Технопарк».

Исследования, проводимые в рамках диссертационной работы и полученные результаты, явились базовым фундаментом для выполнения следующих научно-исследовательских проектов:

- разработка и внедрение программного обеспечения «Рейтинг профессорско-преподавательского состава университета» (Договор № 199-УВ-05 о научно-техническом сотрудничестве от 01. 09. 2005г. ) ;

- разработка и внедрение программного обеспечения «Учебная деятельность» (Договор №227-УВ-05 о научно-техническом сотрудничестве от 15. 11. 2005г. ) .

Публикации. По теме диссертации соискателем опубликовано 33 печатных трудов.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех разделов, заключения, списка использованных источников из 160 наименований и 8 приложений, изложенных на 290 страницах. Первый раздел посвящен анализу организационной и образовательной системы университета как корпорации, обзору методов и средств проектирования порталов, а также исследованию систем комплексной информационной поддержки бизнес-процессов управления вузом и моделей управления доступом к информационным ресурсам образовательного портала. Во втором разделе описывается модель проектирования образовательного портала вуза, обеспечивающая создание гибкой и масштабируемой корпоративной информационной системы, функциональная модель образовательного портала вуза и информационная модель предметной области управления учебным процессом вуза. Предложены модель ролевого разграничения доступа к ресурсам образовательного портала с использованием методов кластерного анализа, иерархический агломеративный алгоритм формирования ролевых кластеров и методика использования программного обеспечения кластерного анализа. В третьем разделе проведен анализ основных факторов, влияющих на производительность образовательного портала вуза, построенного с использованием Web-технологий. Рассмотрены метод описания рабочей нагрузки и модель оценки производительности образовательного портала. В четвертом разделе описана архитектура корпоративной информационной системы и архитектура системы безопасности. Приведены результаты апробации разработанных методов и моделей.

1 Особенности проектирования образовательного портала вуза

Раздел посвящен анализу организационной и образовательной системы университета как корпорации, обзору методов и средств проектирования порталов, а также исследованию систем комплексной информационной поддержки бизнес-процессов управления вузом и моделей управления доступом к информационным ресурсам образовательного портала. Сформулированы основные задачи диссертационной работы.

1. 1 Анализ организационной и образовательной системы университета как корпорации

Анализ университета как корпорации подразумевает признание его сложной иерархической структуры и противоречивых интересов, изучение его поведения в конкурентной среде и организационно-институциональной системе общества, вскрытие связи между его специфическими интересами и стратегиями, с одной стороны, и характером социальных процессов и последствий образования в обществе - с другой. Университет - (от лат. совокупность, община, корпорация) - высшее учебное заведение, объединяющее в своем составе несколько факультетов и отделений, на которых представлена совокупность дисциплин, составляющих основы научного знания [1] . Его можно рассматривать как социальный институт с определенной структурой, как метод обучения и воспитания, основанный на специфических способах усвоения знания и его формирования, как технологию обучения, включающую в себя разнообразные образовательные методики и программы [2] .

---

Вы можете абсолютно на бесплатной основе полностью просмотреть эту работу через наше приложение.

• Информатика
• Банковское дело
• Оценка бизнеса
• Бухгалтерское дело
• Валеология
• География
• Геология, Геофизика, Геодезия
• Религия
• Общая история
• Журналистика
• Таможенное дело
• История Казахстана
• Финансы
• Законодательство и Право, Криминалистика
• Маркетинг
• Культурология
• Медицина
• Менеджмент
• Нефть, Газ
• Искуство, музыка
• Педагогика
• Психология
• Страхование
• Налоги
• Политология
• Сертификация, стандартизация
• Социология, Демография
• Статистика
• Туризм
• Физика
• Философия
• Химия
• Делопроизводсто
• Экология, Охрана природы, Природопользование
• Экономика
• Литература
• Биология
• Мясо, молочно, вино-водочные продукты
• Земельный кадастр, Недвижимость
• Математика, Геометрия
• Государственное управление
• Архивное дело
• Полиграфия
• Горное дело
• Языковедение, Филология
• Исторические личности
• Автоматизация, Техника
• Экономическая география
• Международные отношения
• ОБЖ (Основы безопасности жизнедеятельности), Защита труда