ІНФОРМАЦІЙНА ТЕХНОЛОГІЯ СТВОРЕННЯ ДИСТАНЦІЙНИХ ІНТЕРНЕТ СИСТЕМ НАВЧАННЯ Диссертация

brief description:
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ, МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ
НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ УКРАЇНИ «КИЇВСЬКИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ»

На правах рукопису

НОВІКОВ ЮРІЙ ЛЕОНІДОВИЧ
УДК 004.55

ІНФОРМАЦІЙНА ТЕХНОЛОГІЯ СТВОРЕННЯ ДИСТАНЦІЙНИХ ІНТЕРНЕТ СИСТЕМ НАВЧАННЯ

Спеціальність 05.13.06 – інформаційні технології

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук

Науковий керівник:
Томашевський Валентин Миколайович
Доктор технічних наук, професор

Київ 2013

ЗМІСТ
Перелік умовних скорочень. 5
Вступ.. 6
РОЗДІЛ 1      Аналіз сучасних підходів до створення систем дистанційного навчання.. 12
1.1.    Аналіз стандартів в області створення систем дистанційного навчання. 12
1.1.1.    Проблеми стандартизації та інтероперабельності 12
1.1.2.    Стандарт IEEE. 14
1.1.3.    Специфікації IMS. 15
1.1.4.    Модель Shareable Content Object Reference Model 18
1.2.    Огляд систем дистанційного навчання. 21
1.2.1.    IBM Lotus Learning Management System.. 23
1.2.2.    IBM Lotus Workplace Collaborative Learning. 24
1.2.3.    Web Course Tools Campus Edition. 25
1.2.4.    Web Course Tools Vista 3.0. 27
1.2.5.    BlackBoard. 28
1.2.6.    Прометей. 29
1.2.7.    Moodle. 30
1.2.8.    eLearning 3000. 32
1.2.9.    WebTutor 33
1.2.10. Adobe Connect Training. 34
1.2.11. Microsoft Learning Gateway. 34
1.2.12. Віртуальний Університет. 35
1.2.13. Порівняння можливостей систем дистанційного навчання. 36
1.3.    Постановка завдання дослідження. 40
Висновки. 41
РОЗДІЛ 2      Створення єдиного освітнього веб-середовища.. 43
2.1.    Огляд стану освітнього середовища в Україні 43
2.2.    Сучасний стан розвитку та впровадження інформаційних технологій в освіті 45
2.3.    Технологія Shibboleth. 49
2.4.    Існуючі системи підтримки інформаційних навчальних ресурсів. 50
2.5.    Архітекрура освітнього веб-середовища. 52
2.6.    Структура системи підтримки освітнього веб-середовища. 54
2.7.    Класифікація електронних ресурсів веб-середовища та їх інтеграція. 61
2.8.    Уніфікація структури веб-ресурсів. 65
2.9.    Понятійна модель веб-середовища. 67
2.9.1.    Адаптація, методи та моделі адаптації до студентів в системах дистанційного навчання. 67
2.9.2.    Структура навчальних ресурсів в системах дистанційного навчання. 69
2.9.3.    Перехід від класичної до понятійної структури курсу. 71
2.9.4.    Аналіз тестових завдань.

bibliography:
У роботі вирішено актуальне науково-технічне завдання створення інформаційної технології дистанційних Інтернет систем навчання, яка дозволяє підвищити їх якість за рахунок побудови єдиного освітнього веб-середовища з вибором індивідуальних траєкторій навчання.
Головним практичним результатом дисертаційної роботи є створення системи дистанційного навчання «Віртуальний Університет», яка автоматизує процес дистанційного навчання на рівні кафедри, факультету, інституту та ін.
Отримані основні наукові та практичні результати.
1. На основі порівняльного аналізу освітніх стандартів систем дистанційного навчання, що використовуються в Україні, Євросоюзі та США встановлено: СДН повинна базуватися на моделі знань і враховувати початкові знання; бути веб-орієнтованою; мати можливість конвертації та обміну даними з системами, які підтримують інші провідні стандарти; організовувати процес навчання по індивідуальним траєкторіям, враховуючи психофізіологічні особливості людей, що навчаються.
2. Обґрунтовано необхідність створення єдиного веб-орієнтованого інформаційного ресурсу навчальних матеріалів, визначено його структуру та функції компонентів. Єдине освітнє веб-середовище уніфікує як засоби доступу до навчальних ресурсів, так і самі ресурси, та створює стандартні механізми розробки, впровадження, накопичення та використання інформаційних матеріалів у навчальному процесі. Запропоновано засоби формування опису контенту, що забезпечує реальну інтеграцію освітніх систем та дозволяє підвищити якість контенту та швидкість його оновлення в середньому на 20 %.
3. Розроблено понятійну модель та методи представлення навчального матеріалу на основі орієнтованого графу. Запропоновані методи опрацювання знань дозволили підвищити точність діагностування знань студента та рівень їх готовності до вивчення нових матеріалів, що призводить до підвищення якості засвоєння матеріалу на 30 % при незначному підвищення часу навчання на 10-15 %.
4. Запропонована нова методика адаптивного навчання, що базується на понятійній моделі подання навчального матеріалу та керуванні процесом навчання з урахуванням групових та індивідуальних траєкторій навчання. Це дозволило покращити успішність навчання на 15 % та підвищити ступінь збереження попередніх знань.
5. Вперше побудовані імітаційні моделі навчального процесу у системі дистанційного навчання з врахуванням понятійної моделі та психо-фізіологичних особливостей студентів, що дозволило поліпшити алгоритми побудови індивідуальних траєкторій навчання. Це забезпечило теоретичну можливість підвищення ефективності управління процесом навчанням і призвело до підвищення якості навчання з 66 % до 90-96 % для адаптивного навчання.
6. Розроблена постановка задачі складання розкладу в системах дистанційної форми навчання та реалізований генетичний алгоритм її розв’язку, який на відміну від відомих враховує: побажання викладачів стосовно часу проведення їх занять, а також часових інтервалів, у які викладачі не можуть проводити заняття; обмеження на відсутність накладок усіх типів (для викладачів, навчальних груп, аудиторних і дистанційних занять викладачів); необхідність проведення всіх запланованих на семестр і передбачених навчальним планом занять.
7. Створена система дистанційного навчання «Віртуальний університет» дозволила суттєво скоротити час викладачів на створення та наповнення контенту інформаційно-методичними матеріалами та підвищити якість процесу навчання. Система впроваджена на кафедрі АСОІУ факультету Інформатики та обчислювальної техніки НТУУ «КПІ», Навчально-методичному комплексі «Інститут післядипломної освіти», кафедрі інформаційних технологій Бердянського університету підприємництва і менеджменту, приватному вищому навчальному закладі «Міжнародний університет фінансів», ПАТ «Львівобленерго», ТОВ «Вівере Бене 2», ТОВ «Видавництво «Розумники», Впровадження в ТОВ «Міранда» дозволило підвищити рівень кваліфікації працівників, контролювати поточний рівень знань і значно скоротити витрати, пов’язані з відрядженнями працівників на навчання та підвищення кваліфікації. На базі системи «Віртуальний Університет» створено педагогічні програмні засоби з різних дисциплін з напрямку «комп’ютерні науки», які розповсюджені серед вузів України та дозволяють викладачам підвищити ефективність їх роботи.

http://www.ibm.com
http://www.interface.ru/home.asp?artId=6113
http://icc.mpei.ru/documents/00000817.pdf
http://www.intertrustsib.ru/its.nsf/w1/IBM_Lotus_Workplace_Collaborative_Learning
http://tutorials.webct.com/exploring/
http://www.polyu.edu.hk/elearning/41_CE_releasenote.html

http://web.ubc.ca/okanagan/ctl/__shared/assets/Quickstart6299.pdf
http://www.blackboard.com/International/EMEA.aspx?lang=en-us
http://dpk.karelia.ru/article/46

http://www.internet-com.ru/pdf/Blackboard.pdf
http://www.prometeus.ru/
oodle. Виртуальная обучающая среда [Електронний ресурс] // Режим доступу: http://www.opentechnology.ru/files/moodle/docs/teacherguid/
http://www.verticalportals.ru/Default.aspx?tabid=412
http://moodle.org/
http://www.hypermethod.ru/
организация дистанционного образования [Електронний ресурс] // Режим доступу:http://www.ict.edu.ru/vconf/files/9218.pdf
http://www.de-group.ru/productsasolutions/education/elearning-3000?start=1
http://www.distance-learning.ru/db/el/E8C36ADD339519DBC3256C4800353F1B/doc.html
http://www.avirta.ru/about/platform_adobe/faq
http://www.livecycle.ru/product/connect/element.php?IBLOCK_ID=4&sID=12&ELEMENT_ID=42
http://www.microsoft.com
http://www.compress.ru/article.aspx?id=15040&iid=712
http://vu.net.ua/

2003 г. - 230с

http://www.materinstvo.ru/art/2302/

87. лектуальні системи прийняття рішень та прикладні аспекти інформаційних технологій. Матеріали науково-практичної конференції. Том 2, Частина 2. – Херсон: ПП Вишемирський В.С. – 2007. С. 87-90.