Информационная система обучения по курсу Компьютерные сети

Содержание
Введение
Оценка решений существующих информационных систем обучения
Введение в информационные системы и их классификация
Требования, предъявляемые к информационным системам
Компоненты и структура ИС
Понятие информационно–образовательной среды
Информационные системы в образовании
Автоматизированные обучающие системы
Модели обучения автоматизированных обучающих систем
Обзор информационных систем обучения
Разработка алгоритма обучения и компонентов информационной системы
Концепция ИС
Проектирование ИС
Разработка структуры базы данных
Разработка интерфейса обучающего курса
Разработка системы управления курсом
Тестирование ИС
Заключение
Список использованной литературы
Приложение. Исходные коды модулей информационной системы

Введение
На сегодняшний день необходимым условием продвижения в сфере информационных технологий является широкое внедрение стандартов и технологий информационных систем, используемых как для аппаратных средств, так и для программных продуктов. Построение программного обеспечения (ПО) вычислительных и информационных комплексов, основанных на идеологии открытых систем, позволяет успешно решать задачи переносимости ПО на платформы различных производителей, проблемы взаимозаменяемости узлов и устройств и, что самое главное, обеспечивает интеграцию устройств и пользователей в различные информационно–вычислительные и телекоммуникационные сети. Следует особо подчеркнуть то обстоятельство, что на сегодняшний день успешная реализация сколько–нибудь существенных проектов в области информационно–вычислительной техники, управления, информатизации и телекоммуникаций не представляется возможной без согласования разработок с существующими стандартами в области информационных систем и, в ряде случаев, разработки новых стандартов.
В условиях перехода к интегрированным вычислительно–телекоммуникационным системам принципы информационных систем составляют основу технологии интеграции, создания отраслевых, региональных и национальных информационных инфраструктур и их взаимодействия в глобальном масштабе. Таким образом, можно сделать вывод, что технологии информационных систем в настоящее время является той рабочей средой, в рамках которой происходит развитие приоритетных информационно–телекоммуникационных технологий, средств телекоммуникаций и вычислительной техники.
Объектом нашего исследования является информационная система обучения.
Предмет – технология процесса обучения по курсу компьютерные сети.
Цель данного дипломного проекта – разработать программное и информационное обеспечение информационной системы обучения по курсу «Компьютерные сети», используя новые информационные технологии и показать значимость и удобство этой системы для процесса обучения.
Задачи исследования:
1. Обзор и сравнительный анализ существующих информационных систем обучения.
2. Разработка структуры информационной системы по курсу компьютерные сети.
3. Разработка программного обеспечения информационной системы.
4. Разработка контента информационной системы.
1. Оценка решений существующих информационных систем обучения
1.1 Введение в информационные системы и их классификация
Перед рассмотрением конкретных информационных систем дадим несколько необходимых определений:
Система (в предметной области) – это множество взаимосвязанных элементов, каждый из которых связан прямо или косвенно с каждым другим элементом, а два любые подмножества этого множества не могут быть независимыми, не нарушая целостность, единство системы.
Элемент системы – это простейшая структурная составляющая системы, которая в рамках данной системы не структурируется.
Структура системы – это совокупность устойчивых связей, способов взаимодействия элементов системы, определяющая ее целостность и единство.
Среда (в предметной области) – это все, что находится в предметной области за границами системы.
Под информационным процессом будем понимать процесс, связанный с изменением количества информации в системе в результате целенаправленных действий при решении поставленной задачи.
Информационная деятельность связана с созданием информационных моделей всех объектов и явлений природы и общества, участвующих в человеческой деятельности, а также с созданием моделей самой этой деятельности.
Как известно, информация как продукт интеллектуальной деятельности человека является ресурсом и с течением времени накапливается, хотя возможны и потери информационных ресурсов.
В процессе познавательной деятельности мы, так или иначе, сталкиваемся с процессом использования накопленного знания, которое становится ценным лишь тогда, когда становится доступным широкому кругу пользователей. В настоящее время, объем информационных потоков, несущих эти знания, существенно увеличился, поэтому стала актуальной задача информатизации различных видов человеческой деятельности. Данное направление включает в себя развитие аппаратных средств и информационных технологий.
Информационные технологии (ИТ) – совокупность методов и средств реализации информационных процессов в различных областях человеческой деятельности. Иначе говоря, ИТ есть способ реализации информационной деятельности.
К современным ИТ относят:
- развитие глобальных информационных систем;
- внедрение систем автоматизированной обработки информации;
- развитие систем и средств дистанционного доступа;
- интегрирование гетерогенных систем;
- развитие систем искусственного интеллекта и т.д.
Долгое время преобразование информации и принятие решений являлось функцией человека. Сейчас, когда рост объемов информационных потоков привел к тому, что они превысили объемы усвояемости и обрабатываемости информации человеком, возникла проблема повышения эффективности процессов преобразования информации, определяемая следующими причинами:
- любая информация ценна только в процессе ее использования и при резком возрастании объемов информации принятие решений становится затрудненным, а также возрастает время обработки информационного массива;
- усложнение внутренней структуры системы, появление суперсистем, включающих целые совокупности систем, интеграция гетерогенных систем также приводит к резкому увеличению объемов информационных потоков и времени на их обработку;
- расширение сфер применения ИТ приводит к возникновению новых систем, что, в свою очередь, является дополнительным источником увеличения информационных потоков;
- повышение сложности задач, требуемой для их решения точности и оперативности, приводит к опережающему росту сложности управления по отношению к росту возможностей обработки информации и так далее.
Определим два основных пути развития ИТ, обеспечивающих повышение эффективности процессов преобразования информации в информационных и информационно–управляющих системах:
- совершенствование технических средств автоматизации на основе применения высокопроизводительных вычислительных устройств и систем, что приводит к повышению скорости обработки информации вне зависимости от характера преобразуемой информации;
- совершенствование и расширенное внедрение программного обеспечения.
Для реализации указанных путей необходимо наличие наиболее общих подходов к решению стоящих задач, инвариантных к конкретной содержательной стороне задачи и техническим средствам ее реализации.
Для информационных систем эта задача обостряется в связи с развитием научного знания, существенным увеличением его объемов, когда уже в рамках узких, подотраслевых вопросов объемы процессов восприятия нового знания превышают возможности человека, не говоря уже о возможностях использования межотраслевого опыта. При этом является рациональным решение, когда сочетаются наиболее общие подходы к решению проблемы с их конкретной технической реализацией. Возможность рассматривать любую систему, абстрагируясь от ее технической реализации, возможность переноса опыта по разработке и исследованию систем, решающих один круг задач, к системам, предназначенным для решения задач в иной области, говорит об открытости, как самих систем, так и о принципах и подходах к их построению и исследованию, которые будут сформулированы ниже.
1.2 Требования, предъявляемые к информационным системам
Сами по себе средства вычислительной техники не могут осуществить преобразование информации, для этого необходимо наличие прикладного информационного и программного обеспечения, реализующего функции информационной или информационно–управляющей системы (ИС). ИС представляет собой совокупность элементов, находящихся в отношениях и связях между собой и образующих определенную целостность, единство, и предназначенных для осуществления целенаправленного процесса преобразования информации.
Внешняя среда

Рис 1. Основные функции системы
К основным функциям ИС можно отнести:
- организация интерфейса обмена между технической и информационной системами, а также между ИС и внешней средой;
- организация работы и распределение ресурсов собственно ИС;
- самообучение системы, адаптация к изменяющимся условиям.
ИС должны удовлетворять следующим требованиям:
- обеспечивать достоверность соответствия описаний объектов в ИС по отношению к их реальному состоянию;
- иметь дружественный интерфейс процесса управления,
- обладать возможностями развития и самообучения системы;
- обеспечивать полноту представления информации в системе и во взаимодействии системы с внешней средой, своевременность и обоснованность в выработке соответствующих решений, мобильность ИС при работе в условиях гетерогенных технических средств, реализующих систему, защиту информации в системе;
- обеспечивать реализуемость заданного алгоритма;
- надежность работы в реальных условиях.
Развитие средств компьютерной техники, расширенное их внедрение во все сферы науки, техники, сферы обслуживания и быта привели к необходимости объединения конкретных вычислительных устройств и реализованных на их основе ИС в единые информационно–вычислительные системы (ИВС) и среды. При этом возникли следующие проблемы:
- разнородность технических средств ВТ с точки зрения организации вычислительного процесса, архитектуры, системы команд, разрядности процессора и шины данных, ресурсных возможностей, частот синхронизации и так далее, потребовала создания физических интерфейсов, обеспечивающих их совместимость;
- разнородность программных сред, реализуемых в конкретных вычислительных устройствах и системах с точки зрения многообразия операционных систем, различия в разрядности, объемах адресуемой памяти, применяемых языках программирования и так далее, привела к созданию программных интерфейсов между устройствами и системами;
- разнородность реализации одной вычислительной структуры, изготовленной различными производителями, также требовала применения специальных ограничений, либо разработки дополнительных программных и (или) технических средств для интеграции;
- разнородность интерфейсов общения в системе "человек–машина" требовала постоянного переобучения кадров.
Таким образом, необходимость предусмотреть уже на стадии разработки возможность интегрирования разрабатываемого устройства в гомогенные и, особенно, в гетерогенные информационно–вычислительные среды стала актуальной для разработчиков как аппаратных, так и программных средств.
С этой целью, при разработке ИС необходимо соблюдать требование системности, включающее в себя:
1. Систематизацию информационной базы, то есть исключение противоречий и дублирования между отдельными ее частями, обеспечение полного представления информации, согласование времени поиска информации в соответствии со структурой.
2. Организацию и упорядочивание внешних связей ИУС и технических средств автоматизации.
3. Учет условий хранения информации в ИУС.
4. Стандартизацию форм представления информации, форм представления документов, структуры информационной базы, структуры и свойств алгоритмов
Весь процесс разработки можно условно разделить на этапы: анализ системы и разработка ее информационной модели, разработка математической модели (алгоритма), разработка программной модели, разработка документации на ИС.
1.3 Компоненты и структура ИС
Рисунок 2 отображает типичную структуру технологического процесса ИС или представление ИС как совокупности функциональных подсистем – сбора, ввода, хранения, поиска, распространения информации.
Рис. 2. Основные технологические процессы ИС
Некоторые компоненты данной структуры являются необязательными:
1. Модель объекта может отсутствовать либо отождествляться с базой данных, которая часто интерпретируется как информационная модель предметной области, структурная (для фактографических и табличных) или содержательная (для документальных). В экспертных системах в качестве модели объекта (предметной области) фигурирует база знаний, представляющая собой процедурное развитие понятия БД
2. Модель объекта и БД могут отсутствовать (а соответственно и процессы хранения и поиска данных), если система осуществляет динамическое преобразование информации и формирование выходных документов без сохранения исходной, промежуточной, результирующей информации. Если также отсутствует преобразование информации, то подобный объект не является ИС.
3. Процессы ввода и сбора данных являются необязательными, поскольку вся необходимая и достаточная для функционирования ИС информация может уже находиться в БД и составе модели.
В более общем случае, учитывая специфику организации, управления и технологии выполнения каждой из указанных функций в ИС целесообразно выделять три самостоятельных функциональных подсистемы:
Подсистема отбора информации . Информационная система может обрабатывать/перерабатывать только ту информацию, которая в нее введена. Качество работы ИС определяется не только ее способностью находить и перерабатывать нужную информацию в собственном массиве и выдавать ее пользователю, но и способностью отбирать релевантную информацию из внешней среды. Такой отбор осуществляет подсистема отбора информации, которая накапливает данные об информационных потребностях пользователей ИС (внутренних и внешних), анализирует и упорядочивает эти данные, образуя информационный профиль ИС. Аналогично на основании данных о потоках информационной среды формируется описание входных потоков информации.
При заданном критерии качества функционирования ИС и соответствующей системы ограничений в процессе управления ИС решается задача оптимизации комплектования информационного массива ИС, которая определяет алгоритм (или оператор) отбора информации. Указанный оператор осуществляет преобразование входных потоков в информационный массив ИС. К сожалению, многие действующие ИС слабо придерживаются описанной процедуры отбора документов. Отбор информации, как правило, носит слабоуправляемый характер, базируется на интуиции специалистов. Это является следствием сложности и слабой структурируемости как собственно процессов отбора, так и управления этими процессами.
Функции именно этой подсистемы ИС практически не поддаются автоматизации. Исключение составляют только ИС информационного обеспечения управления технологическими процессами и техническими системами.
Подсистема ввода, обработки/переработки и хранения информации осуществляет преобразования входной информации и запросов, организацию их хранения и переработки с целью удовлетворения информационных потребностей абонентов ИС.
Реализация функций данной подсистемы предполагает наличие аппарата описания информации (ИПЯ, систем кодирования, ЯОД и т. д.), организации и ведения информации (логическая и физическая организация, процедуры ведения и защиты информации и т. д.), аппарата обработки и переработки информации (алгоритмы, модели и т. д.).
Все три указанные составляющие определяются двумя параметрами ИС: характером обрабатываемой информации и функциями ИС.
Документальные ИС для описания информации используют ИПЯ и систему индексирования, методология построения и использования которых существенно отличается от методологии и принципов использования ЯОД, обеспечивающих описание данных в фактографических ИС. Логическая организация данных фактографических ИС имеет мало общего с организацией информации в документальных ИС. Наконец, различны и аппараты обработки и переработки документальной и фактографической информации. Если в фактографических ИС преимущественно используются математические алгоритмы, то в документальных – эвристические процедуры, требующие затрат интеллектуальной энергии.
Подсистема подготовки и выдачи информации непосредственно реализует удовлетворение информационных потребностей пользователей ИС (внутренних и внешних). Для выполнения этой задачи подсистема проводит изучение и анализ информационных потребностей, определяет формы и методы их удовлетворения, оптимальный состав и структуру выходных информационных продуктов, организует сам процесс информационного обеспечения и сопровождения. Выполнение указанных функций требует наличия аппарата описания и анализа информационных потребностей и их выражения на языке ИС (в том числе ЯОД, ИПЯ, языке индексирования и т. д.), а также аппарата непосредственно информационного обеспечения (процедуры поиска и выдачи информации, языки манипулирования данными и т. д.).
Все эти и многие другие составляющие рассматриваемой подсистемы, выполняя одинаковые функции в ИС разных типов, тем не менее существенно отличаются между собой. Особенно заметно это различие при сравнении документальных и фактографических ИС.
Из предыдущего рассмотрения следует, что многие функции различных подсистем ИС дублируются или пересекаются, что является предметом оптимизации при проектировании ИС. Автоматизация ИС в связи с этим сопровождается перераспределением элементов ИС.
Автоматизация предполагает формализованное представление (структуризацию) как функций ИС, так и самой обрабатываемой в ИС информации, которое и позволяет осуществлять ввод, обработку/переработку, хранение и поиск информации с использованием ЭВМ.
Однако любая формализация характеризуется тем или иным уровнем адекватности создаваемого образа реальной действительности (модели) самой действительности. Причем, адекватность модели реальной действительности определяется как свойствами самой действительности, так и возможностями используемого аппарата ее формализованного представления.
С этой точки зрения "уровень автоматизации" ИС тесно связан со "степенью структурируемости" как самой информации, являющейся предметом обработки, хранения и т. д., в ИС, так и самих функций ИС (обработки, хранения и т. д.).
В соответствии с уровнем современных знаний в области формализованного представления информации можно различать информацию трех уровней структурируемости:
1. Жесткоструктурируемая информация – информация, формализованное представление которой современными средствами ее структурирования (в частности, языками описания данных) не приводит к потере адекватности создаваемого образа информации (модели) самой исходной информации. Жесткоструктурируемую информацию будем в дальнейшем называть данными.
2. Слабоструктурируемая информация– информация, формализованное представление которой современными средствами описания информации (в частности, ИПЯ) приводит к значительным потерям адекватности модели информации самой исходной информации. Обработка и поиск такой информации предполагает специальные меры по оценке степени неадекватности модели информации. (В АИПС этой цели служат меры смысловыразительной способности (семантической силы) ИПЯ).
3. Неструктурируемая информация – информация, для которой в настоящее время не существует средств ее формализованного представления с приемлемым на практике уровнем адекватности. Средства представления такой информации должны обладать высокими смысловыразительными способностями. Разработка таких средств в настоящее время идет по линии создания языков описания знаний и ИПЯ с высокой семантической силой.
Приведенная классификация информации по степени ее структурируемости достаточно условна. Однако сама идея учета структурируемости информации оказывается полезной при анализе сущности современных АИС.
Если с этих позиций рассмотреть функции подсистем ИС, то нетрудно видеть, что большинство жесткоструктурируемых функций сосредоточено в подсистеме ввода, обработки/переработки и хранение информации. Две другие подсистемы связаны с реализацией, в основном, слабоструктурируемых и неструктурируемых функций.
Легкость автоматизации функций второй подсистемы ИС на основе использования электронно–вычислительной и телекоммуникационной техники ввода, обработки, хранения и передачи информации привела к неоправданно быстрому и вседовлеющему развитию этих составляющих ИС в ущерб развитию двух других (не менее, а может быть и более важных) ее составляющих. В большинстве современных АИС эти две подсистемы настолько неразвиты, что по сути дела это уже не АИС, а организационно–обособленные подсистемы ввода, обработки, хранения и поиска информации. В дальнейшем будет показано, что говоря об этих системах, целесообразно называть их не АИС, а банки данных или АИПС.

Внимание, отключите Adblock

Вы посетили наш сайт со включенным блокировщиком рекламы!
Ссылка для скачивания станет доступной сразу после отключения Adblock!

Скачать полную версию